⽂件操作

于 2024-12-07 09:37:16 发布
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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。

什么是⽂件？

磁盘（硬盘）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）。

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）。

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。在以前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。

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。

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的⽂件中，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。⼀个数据在⽂件中是怎么存储的呢？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。

举例

int main() {
	int i = 10000;
	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
	fwrite(&i, 4, 1, pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

在vs上打开二进制文件

⽂件的打开和关闭

流和标准流

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通过流操作的。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。

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，scanf函数就是从标准输⼊流中读取数据。
• stdout - 标准输出流，⼤多数的环境中输出⾄显⽰器界⾯，printf函数就是将信息输出到标准输出 流中。
• 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。

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。该结构体类型是由系 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

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。

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。ANSI C 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表示文件的打开方式，下面是文件的打开模式

⽂件使⽤⽅式  含义如果指定⽂件不存在
“r”（只读）为了输⼊数据，打开⼀个已经存在的⽂本⽂件出错
“w”（只写）为了输出数据，打开⼀个⽂本⽂件建⽴⼀个新的⽂件
“a”（追加）向⽂本⽂件尾添加数据建⽴⼀个新的⽂件
“rb”（只读）为了输⼊数据，打开⼀个⼆进制⽂件                                     出错
“wb”（只写）为了输出数据，打开⼀个⼆进制⽂件建⽴⼀个新的⽂件
“ab”（追加）向⼀个⼆进制⽂件尾添加数据建⽴⼀个新的⽂件
“r+”（读写）为了读和写，打开⼀个⽂本⽂件出错
“w+”（读写）为了读和写，建议⼀个新的⽂件建⽴⼀个新的⽂件
“a+”（读写）打开⼀个⽂件，在⽂件尾进⾏读写建⽴⼀个新的⽂件
“rb+”（读写）为了读和写打开⼀个⼆进制⽂件出错
“wb+”（读写）为了读和写，新建⼀个新的⼆进制⽂件建⽴⼀个新的⽂件
“ab+”（读写）打开⼀个⼆进制⽂件，在⽂件尾进⾏读和写建⽴⼀个新的⽂件

注意：所谓的读是从文件向内存读取数据，写是从内存向文件写数据

实例代码：

int main() {
	FILE* pFile;
	pFile = fopen("myfile.txt", "w");
	if (pFile != NULL) {
		fput("fopen example", pFile);
		fclose(pFile);
	}
    return 0;
}

⽂件的顺序读写

顺序读写函数介绍

fgetc

举例

int main() {
	FILE* pf = fopen("file.txt", "r");
	if (pf == NULL) {
		fputs("fopen example", pf);
		return 1;
	}
	do { 
		int c = fgetc(pf);
		if (feof(pf)) {
			break;
		}	
		printf("%c", c);
	} while (1);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

fputc

举例

int main() {
	FILE* pf = fopen("file.txt", "w+");
	int i = 0;
    if(pf == NULL) {
      perror("打开文件时发生错误");
      return(-1);
   }
	for (i = 33;i <= 100;i++) {
		fputc(i, pf);
	}
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

输出结果

fgets

举例

int main() {
	char arr[100];
	FILE * pf = fopen("file.txt", "r");
	if (pf == NULL) {
		perror("打开文件时发生错误");
		return(-1);
	}
	if (fgets(arr,100,pf)) {
		puts(arr);
	}
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

输出结果

fputs

举例

int main() {
	FILE* pf = fopen("file.txt", "w");
	if (pf == NULL) {
		perror("打开文件时发生错误");
		return  1;
	}
	fputs("hello ", pf);
	fputs("word", pf);

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

输出结果

fscanf

int main()
{
	char str1[10], str2[10], str3[10];
	int year;
	FILE* fp;

	fp = fopen("file.txt", "w+");
	fputs("We are in 2014", fp);

	rewind(fp);
	fscanf(fp, "%s %s %s %d", str1, str2, str3, &year);

	printf("Read String1 |%s|\n", str1);
	printf("Read String2 |%s|\n", str2);
	printf("Read String3 |%s|\n", str3);
	printf("Read Integer |%d|\n", year);

	fclose(fp);

	return(0);
}

输出结果

fprintf

举例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
   FILE * fp;

   fp = fopen ("file.txt", "w+");
   fprintf(fp, "%s %s %s %d", "We", "are", "in", 2014);
   
   fclose(fp);
   
   return 0;
}

最终结果在文件file.txt写入了We are in 2014

fread（二进制输入）

举例

 
int main()
{
   FILE *fp;
   char c[] = "This is runoob";
   char buffer[20];
 
   /* 打开文件用于读写 */
   fp = fopen("file.txt", "w+");
 
   /* 写入数据到文件 */
   fwrite(c, strlen(c) + 1, 1, fp);
 
   /* 查找文件的开头 */
   fseek(fp, 0, SEEK_SET);
 
   /* 读取并显示数据 */
   fread(buffer, strlen(c)+1, 1, fp);
   printf("%s\n", buffer);
   fclose(fp);
   
   return 0;
}

fwrite（二进制输出）

举例

#include<stdio.h>
 
int main ()
{
   FILE *fp;
   char str[] = "This is runoob.com";
 
   fp = fopen( "file.txt" , "w" );
   fwrite(str, sizeof(str) , 1, fp );
 
   fclose(fp);
  
   return(0);
}

⽂件的随机读写

fseek

根据⽂件指针的位置和偏移量来定位⽂件指针（⽂件内容的光标）。

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

举例

int main ()
{
   FILE *fp;

   fp = fopen("file.txt","w+");
   fputs("This is runoob.com", fp);
  
   fseek( fp, 7, SEEK_SET );
   fputs(" C Programming Langauge", fp);
   fclose(fp);
   
   return(0);
}

ftell

返回⽂件指针相对于起始位置的偏移量

long int ftell ( FILE * stream );

举例

int main ()
{
   FILE *fp;
   int len;

   fp = fopen("file.txt", "r");
   if( fp == NULL ) 
   {
      perror ("打开文件错误");
      return(-1);
   }
   fseek(fp, 0, SEEK_END);

   len = ftell(fp);
   fclose(fp);

   printf("file.txt 的总大小 = %d 字节\n", len);
   
   return(0);
}

rewind

让⽂件指针的位置回到⽂件的起始位置

void rewind ( FILE * stream );

举例

int main()
{
   char str[] = "This is runoob.com";
   FILE *fp;
   int ch;

   /* 首先让我们在文件中写入一些内容 */
   fp = fopen( "file.txt" , "w" );
   fwrite(str , 1 , sizeof(str) , fp );
   fclose(fp);

   fp = fopen( "file.txt" , "r" );
   while(1)
   {
      ch = fgetc(fp);
      if( feof(fp) )
      {
          break ;
      }
      printf("%c", ch);
   }
   rewind(fp);
   printf("\n");
   while(1)
   {
      ch = fgetc(fp);
      if( feof(fp) )
      {
          break ;
      }
      printf("%c", ch);
     
   }
   fclose(fp);

   return(0);
}

⽂件读取结束的判定

被错误使⽤的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。

实例

int main ()
{
   FILE *fp;
   int c;
  
   fp = fopen("file.txt","r");
   if(fp == NULL) 
   {
      perror("打开文件时发生错误");
      return(-1);
   }
   while(1)
   {
      c = fgetc(fp);
      if( feof(fp) )
      { 
          break ;
      }
      printf("%c", c);
   }
   fclose(fp);
   return 0;
}

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。

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。

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