梦开始的地方——C语言文件操作详解

Posted 2022-12-16 爱敲代码的三毛

文章目录

• C语言文件操作
• • 1. 什么是文件？
  • 2.文件指针
  • 3.文件的打开和关闭
  • 4.文件的顺序读写
  • • fgetc&fputc
    • fgets&fputs
    • fread&fwrite
    • fscanf&fprintf
    • scanf/fscanf/sscanf 对比 printf/fprintf/sprintf
  • 5.文件的随机读写(fseek&ftell &rewind)
  • 6. 文件结束判定
  • 7. 文件在存储形式
  • 8. 文件缓冲区

---

C语言文件操作

1. 什么是文件？

所谓的文件就是存储在计算机磁盘上的文件，在程序设计中，谈到文件一般可以分为两种文件。

• 程序文件

  比如后缀为.c的C语言的源程序文件，还有.exe的可执行文件(在windows中)。不过在Linux系统中文件后缀名只是起到一个标识作用，后缀和文件类型无关。

• 数据文件

  数据文件的内容不一定是程序，而是程序运行是读写的数据。比如程序运行时需要从中读取数据的文件，或者是程序输出内容的文件，比如.txt的文本文件。

而C语言文件操作一般围绕的就是数据文件，有的时候我们希望把一些数据保存到磁盘中永久存储，而不是在内存中，停止程序数据就丢失了。

2.文件指针

缓冲文件系统中，关键的概念就是”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（比如文件的标识符，文件名，文件的当前位置等）。

比如下面就是devcpp中在stdio.h头文件中有以下声明：

  struct _iobuf 
    char *_ptr;//文件输入的下一个位置
    int _cnt;//当前缓冲区的相对位置
    char *_base;//文件的起始位置
    int _flag;//文件标标志
    int _file;//文件描述符id
    int _charbuf;//检查缓冲区状况，如果无缓存区则不读取
    int _bufsiz;//缓冲区大小
    char *_tmpfname;//临时文件名
  ;
  typedef struct _iobuf FILE;

不同的编译器FILE类型可以会略有差异的，但是都差不太多。

每当C程序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，调用者不用关注其实现，只需要使用就好了。

使用FILE一般是通过指针来维护这个变量，使用起来更加方便。

FILE* pf;//文件指针变量

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

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 。因为一个程序打开的文件数量是有限的。

C语言在打开文件的同时，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。

C语言标准规定使用fopen函数来打开文件，fclose来关闭文件

FILE *fopen( const char *filename, const char *mode );
int fclose ( FILE * stream );

• filename：文件路径
• mode：文件打开方式
• fopen打开文件失败返回空指针

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	自动建立一个新的文件
“a”（追加）	向文本文件尾添加数据	自动建立一个新的文件
“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	自动建立一个新的文件
“ab”（追加）	向一个二进制文件尾添加数据	自动建立一个新的文件
“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	自动建立一个新的文件
“a+”（读写）	打开一个文件，在文件尾进行读写	自动建立一个新的文件
“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	自动建立一个新的文件
“ab+”（读写）	打开一个二进制文件，在文件尾进行读和写	自动建立一个新的文件

文件打开关闭实例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main()

	FILE* pf = fopen("test.txt","w");
	if (pf == NULL)
	
		printf("打开文件失败!\\n%s", strerror(errno));
	
    //关闭文件
	fclose(pf);
    pf = NULL;


	return 0;

4.文件的顺序读写

功能	函数名	适用于
字符输入函数	fgetc	所有输入流
字符输出函数	fputc	所有输出流
文本行输入函数	fpusc	所有输入流
文本行输出函数	fgets	所有输出流
格式化输入函数	fscanf	所有输入流
格式化输出函数	fprintf	所有输出流
二进制输入	fread	文件
二进制输出	fwrite	文件

C语言程序在运行起来的时候

会默认打开3个流

• stdin：标准输入流(键盘)
• stdout：标准输出流(屏幕)
• stderr：标准错误流(屏幕)

流是一个高度抽象的概念。举个例子：：

我们写代码可能要操作硬盘或者U盘又或者是屏幕或者网卡，当我们要操作这么多外部设备的时候，需要要知道怎么用代码去操作它们，但每一种设备的操作方式就是不一样的，这样也是非常麻烦的，学习成本也比较高。于是流这个概念就诞生了，我们可以把这些外部设备当作成流，我们写代码只需要关心怎怎么把数据写到流里面去，和怎么从流里面读取数据就够了，具体的流和操作系统的交互C语言已经帮我们封装好了，不需要我们去关心。

fgetc&fputc

• fgetc：从文件中读取一个字符，读取错误或者读取到文件末尾返回EOF

• gputc：写入一个字符到文件中，写入失败返回EOF

int fgetc( FILE *stream );
int fputc( int c, FILE *stream );

写入字符到文件中

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main()

	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");//以写入的方式打开test.txt文件
	if (pf == NULL)
	
		printf("打开文件失败!\\n%s", strerror(errno));
	
	else
	
		int i = 0;
		for (i = 'a'; i <= 'z'; i++)
		
			fputc(i, pf);//向文件里写入字符
		
	
	if (pf != NULL)
	
		//关闭文件
		fclose(pf);
		pf = NULL;
	


	return 0;

从文件中读取字符

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main()

	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//以只读的方式打开test.txt文件
	if (pf == NULL)
	
		printf("打开文件失败!\\n%s", strerror(errno));
	
	else
	
		int ch = 0;
		while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)
		
			printf("%c ", ch);
		
	
	if (pf != NULL)
	
		//关闭文件
		fclose(pf);
		pf = NULL;
	


	return 0;

fputc也可以从标准输出流中打印

#include <stdio.h>

int main()

	char ch = 'a';
	fputc(ch, stdout);//从标准输出流中打印
	return 0;

fgets&fputs

• fgets：从文件中读取一行字符串，读取失败或者读取到文件末尾返回NULL
• fputs：这些函数中的每一个都返回一个非负值。出现错误时，fputs返回EOF

char *fgets( char *string, int n, FILE *stream );
int fputs( const char *string, FILE *stream );

写入数据到文件中

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main()

	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");//以写入的方式打开文件
	if (pf == NULL)
	
		printf("文件打开失败！%s", strerror(errno));
	
	else
	
		fputs("第一行\\n", pf);
		fputs("第二行\\n", pf);
		fputs("第三行\\n", pf);
	
	//关闭文件
	if (pf != NULL)
	
		fclose(pf);
		pf = NULL;
	

	return 0;

从文件中读取一行

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main()

	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//以只读的方式打开文件
	if (pf == NULL)
	
		printf("文件打开失败！%s", strerror(errno));
	
	else
	
		char ch[10] =  0 ;
		fgets(ch, 11, pf);//读取第一行10个字节的数据到ch中
		printf("%s", ch);
	
	//关闭文件
	if (pf != NULL)
	
		fclose(pf);
		pf = NULL;
	

	return 0;

也可以用while循环读取多行

char ch[10] =  0 ;
while (fgets(ch, 10, pf) != NULL)//一次读取9个字节

    printf("%s", ch);

也可以从标准输入中读取

#include <stdio.h>

int main()

	char ch[10] =  0 ;
	fgets(ch, 10, stdin);//从键盘中读取字符串到ch中
	printf("%s", ch);
	return 0;

通过标准输出打印到屏幕上

#include <stdio.h>

int main()

	char ch[10] = "hello";
	fputs(ch,stdout);
	
	return 0;

fread&fwrite

• fwrite：fwrite返回实际写入的完整项目数，如果发生错误，该值可能小于count。此外，如果发生错误，则无法确定文件位置指示符。
• fread：返回实际读取的完整项目数，如果发生错误或在到达count之前遇到文件结尾，则该值可能小于count。使用feof或ferror函数将读取错误与文件结束条件区分开来。如果大小或计数为0，fread返回0，缓冲区内容不变

size_t fwrite( const void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );

size_t fread( void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );

• buffer：读取或者写入的数据的地址
• size：单个数据的大小（字节）
• count：数据的个数
• stream：文件指针

写入代码实例

#include <stdio.h>
struct Stu

	char name[20];
	int age;
;
int main()

	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");//以二进制写文件方式打开
	if (pf == NULL)
	
		printf("文件打开失败!\\n");
	
	else
	
		//写入文件
		struct Stu s =  "张三",17 ;
		fwrite(&s, sizeof(s), 1, pf);
	
	


	//关闭文件
	if (pf != NULL)
	
		fclose(pf);
		pf = NULL;
	


	return 0;

读取代码实例

#include <stdio.h>
struct Stu

	char name[20];
	int age;
;
int main()

	FILE* pf = fopen("test.txt", "rb");//以二进制读文件方式打开
	if (pf == NULL)
	
		printf("文件打开失败!\\n");
	
	else
	
		//读文件
		struct Stu s =  0 ;
		fread(&s, sizeof(s), 1, pf);
		printf("%s %d", s.name, s.age);
	
	


	//关闭文件
	if (pf != NULL)
	
		fclose(pf);
		pf = NULL;
	


	return 0;

fscanf&fprintf

fscanf和fprintf函数是用来格式化写入和格式化读取文件的函数

int fscanf( FILE *stream, const char *format [, argument ]... );
int fprintf( FILE *stream, const char *format [, argument ]...);

格式化写入数据到文件

#include <stdio.h>
struct Stu

	char name[20];
	int age;
;
int main()

	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");//以写文件方式打开
	if (pf == NULL)
	
		printf("文件打开失败!\\n");
	
	else
	
		//格式化写入文件
		struct Stu s =  "张三",20;
		fprintf(pf, "%s %d", s.name, s.age);
		
	
	


	//关闭文件
	if (pf != NULL)
	
		fclose(pf);
		pf = NULL;
	


	return 0;

格式化从文件中读取

#include <stdio.h>
struct Stu

	char name[20];
	int age;
;
int main()

	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//以读文件方式打开
	if (pf == NULL)
	
		printf("文件打开失败!\\n");
	
	else
	
		//格式化读取文件
		struct Stu s =  0 ;
		fscanf(pf, "%s %d", s.name, &(s.age));
		fprintf("%s %d\\n",s.name,s.age);
		
	
	


	//关闭文件
	if (pf != NULL)
	
		fclose(pf);
		pf = NULL;
	


	return 0;

他们俩也可以实现和printf和scanf的效果

//格式化读取文件
		struct Stu s =  0 ;
		fscanf(stdin, "%s %d", s.name, &(s.age));
		fprintf(stdout,"%s %d\\n", s.name, s.age);

scanf/fscanf/sscanf 对比 printf/fprintf/sprintf

前面两个一个介绍了，而sscanf和sprintf是将格式化的数据和字符串互相转换

int sscanf( const char *buffer, const char *format [, argument ] ... );
int sprintf( char *buffer, const char *format [, argument] ... );

#include <stdio.h>
struct Stu

	char name[20];
	int age;
;
int main()

	struct Stu s1 =  "张三",20 ;
	char ch[20] =  0 ;
	//sprintf可以把结构化的数据转换为一个字符串
	sprintf(ch, "%s %d", s1.name, s1.age);
	struct Stu s2 =  0 ;
	//sscanf可以把一个字符串转换为一个结构化的数据
	sscanf(ch, "%s %d", s2.name, &(s2.age));
	printf("%s %d\\n", s2.name, s2.age);


	return 0;

它们几个又什么区别呢？

• scanf&printf：是应用于标准输入流和输出流的格式化输入输出语句
• fscanf&fprintf：是应用于所有的标准输入流和输出流的格式化输出语句
• sscanf&sprinf：是可以把结构化的数据转换为字符串，也可以把字符串中读取结构化的数据

5.文件的随机读写(fseek&ftell &rewind)

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

• origin有3个选项
  1. SEEK_SET：设置指定偏移量
  2. SEEK_CUR：从起始位置设置偏移量
  3. SEEK_END：从结束位置设置偏移量

#include <stdio.h>

int main()

	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
    if (pf == NULL)
	
		return 1;
	
	printf("%c\\n",fgetc(pf));
	printf("%c\\n",fgetc(pf)以上是关于梦开始的地方——C语言文件操作详解的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
 
 梦开始的地方 —— C语言(枚举+位段+联合体)
 梦开始的地方—— C语言预处理+编译过程
 梦开始的地方 —— C语言常用字符函数汇总
 梦开始的地方—— C语言指针入门
 梦开始的地方——C语言柔性数组
 梦开始的地方——C语言指针练习题