文件操作的学习及练习

一、文件基础概念

1. 文件分类

   分类维度	具体类型	说明
   逻辑结构	文本文件、二进制文件	数据存储形式
   存储介质	磁盘文件、光盘文件、内存文件	物理存储载体
   数据组成形式	顺序文件、索引文件、链式文件	数据组织方式

2. 文件名组成

   [文件路径] + [文件名主干] + [文件后缀]
   示例：C:\data\example.txt
   - 路径：C:\data\     主干：example     后缀：.txt
   

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二、文件系统与操作

1. 文件指针与操作流程

   FILE *pf; // 指向文件信息区的指针
   pf = fopen("filename", "mode"); // 打开文件
   if (pf == NULL) {
       perror("Error"); // 错误处理
       return 1;
   }
   // 文件读写操作...
   fclose(pf); // 关闭文件（成功返回0，失败返回EOF）
   pf = NULL;  // 避免野指针
   

   文件打开模式 (mode 参数)

   模式	功能
   r	只读，文件必须存在
   w	只写，创建新文件或清空现有文件
   a	追加，写入数据到文件末尾
   rb	二进制读模式

2. 路径类型

   类型	示例	说明
   绝对路径	C:\data\file.txt	完整路径，从根目录开始
   相对路径	../src/main.c	相对于当前工作目录

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三、文件读写操作

1. 字符级读写

   // 字符写入
   fputc('A', pf); // 成功返回写入字符，失败返回EOF
   // 字符读取
   int ch = fgetc(pf); // 使用int接收（兼容EOF=-1）
   

2. 行级读写

   // 读取一行
   char buffer[100];
   fgets(buffer, 100, pf);
   // 写入一行
   fputs("Hello World", pf);
   

3. 二进制读写

   // 写入结构体
   struct Student stu = { "Alice", 20 };
   fwrite(&stu, sizeof(struct Student), 1, pf);
   // 读取结构体
   fread(&stu, sizeof(struct Student), 1, pf);
   

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四、示例

1.带命令行参数的main函数

int main(int argc, char *argv[]) {
    // 代码逻辑
    return 0;
}

• 参数说明：

  • argc：命令行参数个数（包括程序自身名称）。
  • argv：字符串指针数组，存储命令行参数的具体内容。
  • argv[0]：程序名称。
  • argv[1] 到 argv[argc-1]：用户输入的参数。

1)处理命令行参数

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    printf("程序名称: %s\n", argv[0]);
    printf("参数个数: %d\n", argc - 1);
    
    for (int i = 1; i < argc; i++) {
        printf("参数 %d: %s\n", i, argv[i]);
    }
    return 0;
}

运行效果

$ ./program apple banana
程序名称: ./program
参数个数: 2
参数 1: apple
参数 2: banana

2）打印出命令行中传递给程序的所有参数

int main(int argc, char **argv)
{
    int i;
    for(i=0; i<argc; i++)
        printf("%s\n", argv[i]);
    return 0; // 通常返回0表示程序成功执行
}

• 函数定义：

  int main(int argc, char **argv)
  

  • main是C程序的入口点，程序从这里开始执行。
  • argc（Argument Count）是一个整数，表示命令行参数的数量。
  • argv（Argument Vector）是一个指向字符串数组的指针，每个字符串代表一个命令行参数。
    变量声明：

  int i;
  

  声明一个整型变量i，用于循环计数。

  • 循环遍历参数：

  for(i=0; i<argc; i++)
      printf("%s\n", argv[i]);
  

• for循环从0开始，依次访问每个参数，直到i等于argc（此时已遍历完所有参数）。

• argv[0]通常是程序本身的名称（例如./a.out）。

• argv[1]到argv[argc-1]是用户在命令行中提供的实际参数。

• printf("%s\n", argv[i])会打印每个参数字符串，并在末尾添加换行符\n。

示例：
如果在命令行中执行：

./program（你的文件名） hello world 123

程序会输出：

./program
hello
world
123

以空格为分隔符，例如hello是一个字符串

3）C程序默认打开的流

2.实现cat（显示到屏幕上）功能

将指定文件的内容逐字符读取并输出到标准输出（通常是终端）。

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[]) {
    if (argc < 2) {
        fprintf(stderr, "用法：%s <文件名>\n", argv[0]);
        return 1;
    }

    FILE *pf = fopen(argv[1], "r");
    if (pf == NULL) {
        perror("无法打开文件");
        return 1;
    }

    int ch;
    while ((ch = fgetc(pf)) != EOF) {
        fputc(ch, stdout);
    }

    fclose(pf);  // 关闭文件
    return 0;
}

1） 函数定义与参数

int main(int argc, char *argv[])

• main 是程序的入口点。
• argc（Argument Count）：命令行参数的数量（至少为1，即程序名本身）。
• argv（Argument Vector）：字符串数组，存储命令行参数。
  • argv[0]：程序名（如 ./program）。
  • argv[1]：第一个参数，这里用作要读取的文件名。

2）文件操作

FILE* pf = fopen(argv[1], "r");

• fopen 函数尝试以只读模式（"r"）打开用户指定的文件（argv[1]）。
  • 如果文件不存在或无法打开。
• FILE* 是指向文件流的指针，用于后续操作。

3） 字符读取与输出循环

int ch = fgetc(pf);
while (ch != EOF)
{
    fputc(ch, stdout);
    ch = fgetc(pf);
}

• fgetc(pf)：从文件流 pf 中读取一个字符，并返回其 ASCII 值（类型为 int）。若到达文件末尾（End of File），返回 EOF（通常为 -1）。
• ch != EOF：循环条件，确保未到达文件末尾。
• fputc(ch, stdout)：将字符 ch 输出到标准输出流（即屏幕）。
  • stdout 是预定义的标准输出流（类似 printf 的默认输出）。
• 循环逻辑：
  在 C 语言中，文件流（FILE*）维护了一个内部位置指针，用于记录当前读取或写入的位置。当你调用 fgetc() 函数时，它会执行以下操作：
  1. 读取当前位置的字符：从文件的当前位置读取一个字节（字符）。
  2. 移动位置指针：自动将文件位置指针向后移动1 个字符（即指向下一个字符）。
  3. 返回字符值：返回读取的字符（转换为 int 类型）。

4）字符类型问题

ch 必须是 int 类型，而非 char，以正确处理 EOF（char 无法存储 -1）。

示例运行
若编译后程序名为 copy，执行：

./copy example.txt

程序会将 example.txt 的内容逐字符复制到终端显示。

3.实现copy命令的C代码

int main(int argc, char *argv[])
{
    int i;
    if(argc<3)  // 检查命令行参数是否足够（程序名+源文件+目标文件）
    {
        printf("error!Need 3 arguments!");  // 提示需要3个参数
        return 0;  // 参数不足时退出程序
    }
    FILE* fp=fopen(argv[1],"r");  // 打开第一个参数指定的文件（源文件）用于读取
    FILE* fp2=fopen(argv[2],"w");  // 打开第二个参数指定的文件（目标文件）用于写入
    if(fp==NULL||fp2==NULL)  // 检查文件是否成功打开
    {
        printf("open or creat a file error!");  // 提示文件打开或创建失败
        return 0;  // 文件打开失败时退出程序
    }
    int ch=fgetc(fp);  // 从源文件读取第一个字符
    while(ch!=EOF)  // 循环直到文件结束（EOF）
    {
        fputc(ch,fp2);  // 将字符写入目标文件
        ch=fgetc(fp);  // 从源文件读取下一个字符
    }
    fclose(fp);  // 关闭源文件
    fclose(fp2);  // 关闭目标文件
    fp=NULL;  // 避免悬空指针
    return 0;  // 程序正常结束
}

4.用fgets和fputs写cat命令

void myCat(char *source)
{

    FILE* fp=fopen(source,"r");        // 打开源文件用于读取
    if(fp==NULL)
    {	
    	perror("无法打开文件");
    	return ;
    }
    char str[200];                     // 定义缓冲区存储每行内容
    fgets(str,200,fp);                 // 读取第一行
    while(!feof(fp))                   // 循环直到文件结束
    {
        fputs(str,stdout);             // 输出当前行到标准输出
        fgets(str,200,fp);             // 读取下一行
    }
    fclose(fp);                        // 关闭文件流
    fp=NULL;

}

!feof(fp) 是C语言中用于判断文件是否结束的条件表达式，其含义为：“文件尚未结束”。下面详细解释其工作原理和潜在问题：

1） feof() 函数的作用

• 功能：feof(FILE* stream) 检查文件流是否已到达文件末尾（End of File，简称EOF）。
• 返回值：
  • 若文件流已到达EOF，返回 非零值（通常为 1）。
  • 若文件流未到达EOF，返回 0。

2） !feof(fp) 的逻辑

• ! 是逻辑非运算符，将 feof(fp) 的结果取反：
  • 当文件未结束时，feof(fp) 返回 0，!feof(fp) 为 1（真），循环继续。
  • 当文件结束时，feof(fp) 返回 1，!feof(fp) 为 0（假），循环终止。

3）常见误区与问题

误区示例：

while (!feof(fp)) {
    fgets(str, 200, fp);  // 先读取，再判断
    fputs(str, stdout);   // 若读取失败，str可能是上次的内容
}

问题分析：

1. 最后一行重复输出：
   若文件最后一行没有换行符，fgets() 会读取该行并将文件指针移至EOF，但此时 !feof(fp) 仍为真，导致再次进入循环。此时 fgets() 读取失败（返回 NULL），但 str 保留上次内容，造成重复输出。

2. 安全风险：
   若 fgets() 读取失败（如文件损坏），str 内容未被更新，可能输出脏数据。

4） 推荐的循环写法

按字符读取：

int ch;
while ((ch = fgetc(fp)) != EOF) {  // 读取并判断
    fputc(ch, stdout);
}

按行读取：

char str[200];
while (fgets(str, 200, fp) != NULL)
 {  // 读取成功时循环
    fputs(str, stdout);
}