【文件操作——详细讲解】

1. 为什么使用文件?🧐

如果没有⽂件,我们写的程序的数据是存储在电脑的内存中,如果程序退出,内存回收,数据就丢失了,等再次运⾏程序,是看不到上次程序的数据的,如果要将数据进⾏持久化的保存,我们可以使用 文件。

2. 什么是文件?🧐

磁盘上的⽂件是⽂件。
但是在程序设计中,我们⼀般谈的⽂件有两种:程序⽂件、数据⽂件(从⽂件功能的⻆度来分类
的)。

2.1 程序⽂件?🧐

程序⽂件包括源程序⽂件(后缀为.c),⽬标⽂件(windows环境后缀为.obj),可执⾏程序(windows环境后缀为.exe)。

2.2 数据⽂件🕵️

⽂件的内容不⼀定是程序,⽽是程序运⾏时读写的数据,⽐如程序运⾏需要从中读取数据的⽂件,或者输出内容的⽂件。
本章讨论的是数据⽂件。
在以前各章所处理数据的输⼊输出都是以终端为对象的,即从终端的键盘输⼊数据,运⾏结果显⽰到显⽰器上。
其实有时候我们会把信息输出到磁盘上,当需要的时候再从磁盘上把数据读取到内存中使⽤,这⾥处理的就是磁盘上⽂件。

2.3 文件名?🕵️

⼀个⽂件要有⼀个唯⼀的⽂件标识,以便⽤⼾识别和引⽤。
⽂件名包含3部分:⽂件路径+⽂件名主⼲+⽂件后缀?
例如: c:\code\test.txt
为了⽅便起⻅,⽂件标识常被称为⽂件名。

3. ⼆进制文件和文本文件?🧐

根据数据的组织形式,数据⽂件被称为⽂本⽂件或者⼆进制⽂件
数据在内存中以⼆进制的形式存储,如果不加转换的输出到外存,就是⼆进制⽂件。
如果要求在外存上以ASCII码的形式存储,则需要在存储前转换。以ASCII字符的形式存储的⽂件就是⽂本⽂件
⼀个数据在内存中是怎么存储的呢?
字符⼀律以ASCII形式存储,数值型数据既可以⽤ASCII形式存储,也可以使⽤⼆进制形式存储。?
如有整数10000,如果以ASCII码的形式输出到磁盘,则磁盘中占⽤5个字节(每个字符⼀个字节),⽽⼆进制形式输出,则在磁盘上只占4个字节(VS2019测试)。

在这里插入图片描述

**测试代码:**✍️

#include <stdio.h>
int main()
{int a = 10000;FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");fwrite(&a, 4, 1, pf);//⼆进制的形式写到⽂件中fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

**在VS上打开二进制文件:**💻
在这里插入图片描述

4. 文件的打开和关闭💻

4.1 流和标准流🧐

4.1.1 流🕵️

我们程序的数据需要输出到各种外部设备,也需要从外部设备获取数据,不同的外部设备的输⼊输出操作各不相同,为了⽅便程序员对各种设备进⾏⽅便的操作,我们抽象出了流的概念,我们可以把流想象成流淌着字符的河。C程序针对⽂件、画⾯、键盘等的数据输⼊输出操作都是同流操作的。⼀般情况下,我们要想向流⾥写数据,或者从流中读取数据,都是要打开流,然后操作。

4.1.2 标准流🕵️

那为什么我们从键盘输⼊数据,向屏幕上输出数据,并没有打开流呢?
那是因为C语⾔程序在启动的时候,默认打开了3个流:
• stdin - 标准输⼊流,在⼤多数的环境中从键盘输⼊。
• stdout - 标准输出流,⼤多数的环境中输出⾄显⽰器界⾯。
• stderr - 标准错误流,⼤多数环境中输出到显⽰器界⾯。
这是默认打开了这三个流,我们使⽤scanf、printf等函数就可以直接进⾏输⼊输出操作的。
stdin、stdout、stderr三个流的类型是: FILE* ,通常称为⽂件指针。
C语⾔中,就是通过 FILE* 的⽂件指针来维护流的各种操作的。

4.2 文件指针💻

缓冲⽂件系统中,关键的概念是“文件类型指针”,简称“文件指针”。
每个被使⽤的⽂件都在内存中开辟了⼀个相应的⽂件信息区,⽤来存放⽂件的相关信息(如⽂件的名字,⽂件状态及⽂件当前的位置等)。这些信息是保存在⼀个结构体变量中的。该结构体类型是系统声明的,取名FILE.

例如,VS2013编译环境提供的stdio.h 头⽂件中有以下的⽂件类型申明:✍️

struct _iobuf {char *_ptr;int _cnt;char *_base;int _flag;int _file;int _charbuf;int _bufsiz;char *_tmpfname;};
typedef struct _iobuf FILE;

不同的C编译器的FILE类型包含的内容不完全相同,但是⼤同⼩异。
每当打开⼀个⽂件的时候,系统会根据⽂件的情况⾃动创建⼀个FILE结构的变量,并填充其中的信
息,使⽤者不必关⼼细节。
⼀般都是通过⼀个FILE的指针来维护这个FILE结构的变量,这样使⽤起来更加⽅便。
下⾯我们可以创建⼀个FILE*的指针变量:

FILE* pf;//⽂件指针变量

定义pf是⼀个指向FILE类型数据的指针变量。可以使pf指向某个⽂件的⽂件信息区(是⼀个结构体变量)。通过该⽂件信息区中的信息就能够访问该⽂件。也就是说,通过⽂件指针变量能够间接找到与它关联的⽂件。

**比如:**💻

在这里插入图片描述

4.3 文件的打开和关闭💻

⽂件在读写之前应该先打开文件,在使⽤结束之后应该关闭文件
在编写程序的时候,在打开⽂件的同时,都会返回⼀个FILE*的指针变量指向该⽂件,也相当于建⽴了指针和⽂件的关系。
ANSIC 规定使⽤ fopen 函数来打开⽂件, fclose 来关闭⽂件。

//打开⽂件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
//关闭⽂件
int fclose ( FILE * stream );

mode表⽰⽂件的打开模式,下⾯都是⽂件的打开模式:

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

**实例代码:**🦍

/* fopen fclose example */
#include <stdio.h>
int main ()
{FILE * pFile;//打开⽂件pFile = fopen ("myfile.txt","w");//⽂件操作if (pFile!=NULL){fputs ("fopen example",pFile);//关闭⽂件fclose (pFile);}return 0;
}

5. 文件的顺序读写💻

5.1 顺序读写函数介绍🕵️

在这里插入图片描述

上⾯说的适⽤于所有输⼊流⼀般指适⽤于标准输⼊流和其他输⼊流(如⽂件输⼊流);所有输出流⼀般指适⽤于标准输出流和其他输出流(如⽂件输出流).

5.2 对比一组函数:🤯

scanf/fscanf/sscanf

printf/fprintf/sprintf

在这里插入图片描述

6. 文件的随机读写🕵️

6.1 fseek🧐

根据⽂件指针的位置和偏移量来定位⽂件指针。
在这里插入图片描述

int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );

例⼦:

/* fseek example */
#include <stdio.h>
int main ()
{FILE * pFile;pFile = fopen ( "example.txt" , "wb" );fputs ( "This is an apple." , pFile );fseek ( pFile , 9 , SEEK_SET );fputs ( " sam" , pFile );fclose ( pFile );return 0;
}

6.2 ftell🕵️

在这里插入图片描述

返回⽂件指针相对于起始位置的偏移量

long int ftell ( FILE * stream );

**例⼦:**✍️

/* ftell example : getting size of a file */
#include <stdio.h>
int main ()
{FILE * pFile;long size;pFile = fopen ("myfile.txt","rb");if (pFile==NULL) perror ("Error opening file");else{fseek (pFile, 0, SEEK_END); // non-portablesize=ftell (pFile);fclose (pFile);printf ("Size of myfile.txt: %ld bytes.\n",size);}return 0;
}

6.3 rewind🕵️

在这里插入图片描述

让⽂件指针的位置回到⽂件的起始位置

void rewind ( FILE * stream );

**例⼦:**🦍

/* rewind example */
#include <stdio.h>
int main ()
{int n;FILE * pFile;char buffer [27];pFile = fopen ("myfile.txt","w+");for ( n='A' ; n<='Z' ; n++)fputc ( n, pFile);rewind (pFile);fread (buffer,1,26,pFile);fclose (pFile);buffer[26]='\0';printf(buffer);return 0;
}

7. 文件读取结束的判定💻

7.1 被错误使的用feof🕵️

牢记:在⽂件读取过程中,不能⽤feof函数的返回值直接来判断⽂件的是否结束。
feof 的作⽤是:当⽂件读取结束的时候,判断是读取结束的原因是否是:遇到⽂件尾结束。

  1. ⽂本⽂件读取是否结束,判断返回值是否为 EOF ( fgetc ),或者 NULL ( fgets )
    例如:
    • fgetc 判断是否为 EOF .
    • fgets 判断返回值是否为 NULL .
  2. ⼆进制⽂件的读取结束判断,判断返回值是否⼩于实际要读的个数。
    例如:
    • fread判断返回值是否⼩于实际要读的个数。

在这里插入图片描述

文本文件的例子:🦍

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{int c; // 注意:int,⾮char,要求处理EOFFILE* fp = fopen("test.txt", "r");if(!fp) {perror("File opening failed");return EXIT_FAILURE;}//fgetc 当读取失败的时候或者遇到⽂件结束的时候,都会返回EOFwhile ((c = fgetc(fp)) != EOF) // 标准C I/O读取⽂件循环{ putchar(c);}//判断是什么原因结束的if (ferror(fp))puts("I/O error when reading");else if (feof(fp))puts("End of file reached successfully");fclose(fp);
}

**二进制文件的例子:**✍️

#include <stdio.h>
enum { SIZE = 5 };
int main(void)
{double a[SIZE] = {1.,2.,3.,4.,5.};FILE *fp = fopen("test.bin", "wb"); // 必须⽤⼆进制模式fwrite(a, sizeof *a, SIZE, fp); // 写 double 的数组fclose(fp);double b[SIZE];fp = fopen("test.bin","rb");size_t ret_code = fread(b, sizeof *b, SIZE, fp); // 读 double 的数组if(ret_code == SIZE){puts("Array read successfully, contents: ");for(int n = 0; n < SIZE; ++n) printf("%f ", b[n]);putchar('\n');} else { // error handlingif (feof(fp))printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");else if (ferror(fp)) {perror("Error reading test.bin");}}fclose(fp);
}

8. 文件缓冲区💻

ANSIC 标准采⽤“缓冲文件系统”处理的数据⽂件的,所谓缓冲⽂件系统是指系统⾃动地在内存中为
程序中每⼀个正在使⽤的⽂件开辟⼀块“文件缓冲区”。从内存向磁盘输出数据会先送到内存中的缓
冲区,装满缓冲区后才⼀起送到磁盘上。如果从磁盘向计算机读⼊数据,则从磁盘⽂件中读取数据输⼊到内存缓冲区(充满缓冲区),然后再从缓冲区逐个地将数据送到程序数据区(程序变量等)。缓冲区的⼤⼩根据C编译系统决定的.

在这里插入图片描述

 #include <stdio.h>#include <windows.h>
//VS2019 WIN11环境测试
int main()
{FILE*pf = fopen("test.txt", "w");fputs("abcdef", pf);//先将代码放在输出缓冲区printf("睡眠10秒-已经写数据了,打开test.txt⽂件,发现⽂件没有内容\n");Sleep(10000);printf("刷新缓冲区\n");fflush(pf);//刷新缓冲区时,才将输出缓冲区的数据写到⽂件(磁盘)//注:fflush 在⾼版本的VS上不能使⽤了printf("再睡眠10秒-此时,再次打开test.txt⽂件,⽂件有内容了\n");Sleep(10000);fclose(pf);//注:fclose在关闭⽂件的时候,也会刷新缓冲区pf = NULL;return 0;
}

这⾥可以得出⼀个结论:🤯
因为有缓冲区的存在,C语⾔在操作⽂件的时候,需要做刷新缓冲区或者在⽂件操作结束的时候关闭⽂件。
如果不做,可能导致读写⽂件的问题.

制作不易,给个三连呗!!!

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