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【C语言】文件操作详解

大耳朵土土垚

发布于 2024-03-13 10:38:38

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代码可运行

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代码可运行

🥳🥳 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。

简单来说就是将需要用的数据保存在电脑中方便下次使用

✨✨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）。 💫💫大家在写程序时就会发现多了很多.c .obj 等相关文件这些都是程序文件

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。

2.3 文件名

⼀个⽂件要有⼀个唯⼀的⽂件标识，以便用户识别和引用。 🥳🥳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 其中test是文件名主干，.txt是文件后缀为了⽅便起⻅，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。

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;
}

运行代码可以发现多了一个test.txt文件：

我们以二进制形式打开：

结果如下：

我们发现fwrite函数已经将a的值以二进制形式写入文件当中啦🥳🥳

🎉🎉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通过流操作的。

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，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* ，通常称为⽂件指针。 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;//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。

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：

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

💥💥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。

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

以下是对该函数参数的解读：

stream是你想要打开的文件指针； offset指的是你想要从哪开始读文件，相对于orgin也就是开始文件指针位置的偏移量大小，以字节为单位； origin表示指定文件指针从哪开始偏移。它有三个参数： SEEK_SET:表示从文件头开始偏移offset个字节 SEEK_CUR：表示从当前文件指针位置开始偏移offset个字节 SEEK_END：表示从文件尾部位置开始偏移offset个字节

 /* 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 );//从头开始偏移9个字节
  fputs ( " sam" , pFile );
  fclose ( pFile );
  return 0;
 }

6.2 ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

long int ftell ( FILE * stream );

实例代码：

/* 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);   
  }
 return 0;
 }

6.3 rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置

void rewind ( FILE * stream );

实例代码：

/* 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';
 puts (buffer);
 return 0;
 }

🤩🤩7. 文件读取结束的判定

7.1 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。

文本文件读取是否结束，判断返回值是否为 EOF （例如： fgetc 判断是否为 EOF . fgets 判断返回值是否为 NULL ），
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。

实例代码：文本文件：

#include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 int main(void)
 {
 int c; // 注意：int，非char，要求处理EOF
 FILE* 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EOF
 while ((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：

#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 handling
 if (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。

#include <stdio.h>
 #include <windows.h>
 //VS2013 WIN10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；
 }