00000002_C语言 文件操作

已于 2025-01-05 20:10:27 修改
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分类专栏： C 文章标签： c语言
于 2025-01-05 17:01:10 首次发布
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C语言：文件操作

C语言的文件操作是通过标准库提供的函数来实现的，这些函数可以处理文件的读写、定位等操作。文件操作对于开发数据持久化、处理输入输出（I/O）等功能是非常重要的。

3.1 文件打开、关闭与读写

在C语言中，文件操作主要依赖于标准库 <stdio.h> 中的函数，尤其是 fopen、fclose、fread 和 fwrite 等。

  • fopen：用于打开文件。它会返回一个文件指针，之后我们通过该指针对文件进行读写操作。

    语法：

    FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
    • filename：要打开的文件名（包括路径）。
    • mode：文件的打开模式。常见模式有：
      • "r"：只读模式，文件必须存在。
      • "w"：写模式，若文件不存在则创建，若存在则清空文件内容。
      • "a"：追加模式，文件若不存在则创建，若存在则从文件末尾开始写入。
      • "rb"：以二进制模式只读打开文件。
      • "wb"：以二进制模式写入文件。
      • "r+"：以读写模式打开文件。

    示例代码：

    FILE *file = fopen("example.txt", "w");
if (file == NULL) {
    printf("无法打开文件。\n");
} else {
    fprintf(file, "Hello, C Programming!\n");
    fclose(file);
}

  • fclose：用于关闭文件，释放文件指针资源。

    语法：

    int fclose(FILE *stream);

    示例代码：

    FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file != NULL) {
    // 文件操作
    fclose(file);
}

  • FILE*：文件指针

    • 定义： FILE * 是 C 标准库中定义的一个结构体指针，专门用于文件操作。该结构体由操作系统管理，程序员通过该指针来操作文件。不同的系统可能略有差异，但是类型名FILE是一样的。
    typedef struct {
    int handle;         // 文件描述符（操作系统级别的文件句柄）
    unsigned char *buf; // 文件的缓冲区
    size_t buf_size;    // 缓冲区的大小
    size_t buf_pos;     // 当前缓冲区的位置
    int flags;          // 文件标志，如读、写等
    long offset;        // 文件的当前偏移量
} FILE;
    • 作用： FILE * 允许程序对文件进行操作，如打开、关闭、读取、写入、定位指针等。

    ​

  • fread：从文件中读取数据。

    语法：

    size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);
    • ptr：指向存储读取数据的缓冲区。
    • size：每个数据项的大小（字节数）。
    • count：要读取的数据项个数。
    • stream：文件指针。

    示例代码：

    FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file != NULL) {
    char buffer[100];
    size_t bytesRead = fread(buffer, sizeof(char), 100, file);
    buffer[bytesRead] = '\0';  // 确保字符串结束符
    printf("读取的数据: %s\n", buffer);
    fclose(file);
}

  • fwrite：向文件中写入数据。

    语法：

    size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);
    • ptr：指向要写入数据的内存位置。
    • size：每个数据项的大小（字节数）。
    • count：要写入的数据项个数。
    • stream：文件指针。

    示例代码：

    FILE *file = fopen("example.bin", "wb");
if (file != NULL) {
    int numbers[] = {1, 2, 3, 4};
    fwrite(numbers, sizeof(int), 4, file);
    fclose(file);
}

  • fprintf：格式化输出到文件。

    • 语法：
    int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);
    • 示例：将数据写入文本文件
    FILE *file = fopen("example.txt", "w");
if (file != NULL) {
    int a = 5;
    float b = 3.14;
    fprintf(file, "整数: %d, 浮点数: %.2f\n", a, b);
    fclose(file);
}

  • fscanf：从文件中格式化输入。

    • 语法：
    int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);
    • 示例：从文件中读取数据
    FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file != NULL) {
    int a;
    float b;
    fscanf(file, "整数: %d, 浮点数: %f", &a, &b);
    printf("读取到数据: %d, %.2f\n", a, b);
    fclose(file);
}

  • fputc：写入一个字符到文件。

    • 语法：
    int fputc(int c, FILE *stream);
    • 示例：写入单个字符
    FILE *file = fopen("example.txt", "w");
if (file != NULL) {
    fputc('A', file);  // 写入字符 'A'
    fclose(file);
}

  • fgetc：从文件中读取一个字符。

    • 语法：
    int fgetc(FILE *stream);
    • 示例：逐字符读取文件
    FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file != NULL) {
    int ch = fgetc(file);
    printf("读取的字符: %c\n", ch);
    fclose(file);
}
3.2 文本文件与二进制文件的操作

C语言可以处理文本文件和二进制文件，它们的区别在于数据存储和处理方式。

  • 文本文件：文件内容以字符形式存储，每个字符占用一个字节，数据存储通常为人可读的格式。
    • 通过 fopen 以文本模式打开（如 "r"、"w" 等）。
    • 读取操作通常是以行或字符的形式进行。
  • 二进制文件：文件内容存储为原始二进制数据，通常不容易直接由人阅读。
    • 通过 fopen 以二进制模式打开（如 "rb"、"wb" 等）。
    • 读取操作通常是以二进制块的形式进行，常用于存储结构化数据（如图像、音频、数据库文件等）。

文本文件操作示例：

FILE *file = fopen("textfile.txt", "w");
if (file != NULL) {
    fprintf(file, "This is a text file.\n");
    fclose(file);
}

二进制文件操作示例：

FILE *file = fopen("binaryfile.bin", "wb");
if (file != NULL) {
    int data[] = {1, 2, 3, 4};
    fwrite(data, sizeof(int), 4, file);  // 写入整数数组
    fclose(file);
}
3.3 文件指针与文件定位

文件指针用于指示文件中的当前位置，C语言提供了一些函数来获取和设置文件指针的位置。

  • ftell：获取文件指针的当前位置，返回一个long类型值，表示文件中的字节数。

    语法：

    long ftell(FILE *stream);

    示例代码：

    FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file != NULL) {
    fseek(file, 0, SEEK_END);  // 移动到文件末尾
    long position = ftell(file);  // 获取文件指针位置
    // 获取文件大小
    printf("文件大小: %ld bytes\n", position);
    fclose(file);
}

    //注： 对于获取文件大小等信息，不一定要打开文件

    #include <stdio.h>
#include <sys/stat.h>

int main() {
    const char *filename = "example.txt";  // 文件名
    struct stat fileStat;  // 用来存储文件信息

    // 获取文件的状态信息
    if (stat(filename, &fileStat) == -1) {
        perror("stat");  // 打印错误信息
        return 1;
    }

    // 打印文件大小
    printf("File size: %lld bytes\n", (long long)fileStat.st_size);

    return 0;
}

  • fseek：设置文件指针的位置。

    语法：

    int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
    • offset：相对当前位置的偏移量。
    • whence：指定偏移量的参考位置，常见值有：
      • SEEK_SET：从文件开头开始偏移。
      • SEEK_CUR：从当前文件指针位置偏移。
      • SEEK_END：从文件末尾开始偏移。

    示例代码：

    FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file != NULL) {
    fseek(file, 10, SEEK_SET);  // 移动文件指针到文件开头的第10个字节
    char ch = fgetc(file);  // 读取当前位置的字符
    printf("当前位置字符: %c\n", ch);
    fclose(file);
}

  • rewind：将文件指针移到文件开头，相当于fseek(file, 0, SEEK_SET)。

    语法：

    void rewind(FILE *stream);
3.4 错误处理：feof、ferror

C语言提供了两种函数来检查文件操作中的错误或是否到达文件末尾：

  • feof：检测文件是否已到达末尾。返回非零值表示文件结束，返回零表示文件未到达末尾。

    语法：

    int feof(FILE *stream);

    示例代码：

    FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file != NULL) {
    char ch;
    while ((ch = fgetc(file)) != EOF) {  // 读取直到文件末尾
        putchar(ch);
    }
    if (feof(file)) {
        printf("\n文件读取结束。\n");
    }
    fclose(file);
}

  • ferror：检查文件操作是否出错。返回非零值表示发生错误，返回零表示没有错误。

    语法：

    int ferror(FILE *stream);

    示例代码：

    FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file != NULL) {
    if (ferror(file)) {
        printf("文件错误发生！\n");
    }
    fclose(file);
}

  • clearerr：清除文件流的错误标志和文件末尾标志。

    • 语法：
    void clearerr(FILE *stream);
    • 示例：清除文件流的错误标志
    FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file != NULL) {
    // 进行文件读取
    if (ferror(file)) {
        clearerr(file);  // 清除错误标志
    }
    fclose(file);
}

注意，清除错误标志 并不是清空缓冲区，对于scanf等函数读取错误，需要使用getchar清空缓冲区才有效。

while (getchar() != ‘\n’ && getchar() != EOF);

3.5 文件模式

文件打开时的模式决定了文件的访问权限（只读、只写、追加等）。常见的模式包括：

  • r：只读模式，文件必须存在。
  • w：写模式，若文件存在则清空文件内容，若文件不存在则创建。
  • a：追加

模式，文件若不存在则创建，若存在则从文件末尾开始写入。

  • rb：以二进制模式只读打开文件。
  • wb：以二进制模式写入文件。
  • r+：读写模式，文件必须存在。
  • w+：读写模式，文件存在则清空，文件不存在则创建。
  • a+：读写模式，文件末尾追加，文件若不存在则创建。
3.6 文件与目录操作

除了标准的文件读写操作外，C语言还支持一些操作文件和目录的函数，常用于文件系统管理。

  • rename：重命名文件。

    • 语法：
    int rename(const char *oldname, const char *newname);
    • 示例：
    int result = rename("oldfile.txt", "newfile.txt");
if (result == 0) {
    printf("文件重命名成功！\n");
} else {
    printf("文件重命名失败！\n");
}

  • remove：删除文件。

    • 语法：
    int remove(const char *filename);
    • 示例：
    int result = remove("example.txt");
if (result == 0) {
    printf("文件删除成功！\n");
} else {
    printf("文件删除失败！\n");
}

  • tmpfile：创建一个临时文件并返回文件指针。该文件在程序结束时自动删除。

    • 语法：
    FILE *tmpfile(void);
    • 示例：
    FILE *file = tmpfile();
if (file != NULL) {
    fprintf(file, "临时文件内容\n");
    fclose(file);
}
3.7 其他文件操作函数

  • setvbuf：设置文件流的缓冲区模式（全缓冲、行缓冲、无缓冲）。

    • 语法：
    int setvbuf(FILE *stream, char *buffer, int mode, size_t size);
    • 示例：
    char buf[1024];
FILE *file = fopen("example.txt", "w");
setvbuf(file, buf, _IOFBF, sizeof(buf));  // 设置全缓冲
fprintf(file, "使用缓冲区写入数据。\n");
fclose(file);

  • fflush：刷新文件流的缓冲区，确保所有数据被写入文件。(非标准)

    • 语法：
    int fflush(FILE *stream);
    • 示例：
    FILE *file = fopen("example.txt", "w");
fprintf(file, "数据写入文件\n");fflush(file);  // 强制刷新缓冲区fclose(file);
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