文件操作（图解）
Posted 雨轩（小宇）
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了文件操作（图解）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
文件操作
1、文件是什么？
磁盘上的文件是文件。（比如硬盘，U盘等）
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（从文件功能的角度来分类的）。
1.1 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）。
1.2 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。
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。
1.3 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
2、文件的打开和关闭
2.1 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。该结构体类型是有系统声明的，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找到与它关联的文件。
比如：
如需深一步了解文件指针，读者可以去阅读谭浩强老师的书《C语言程序设计》
2.2 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。
打开是指为文件建立相应的信息区（用来存放相关文件的信息）和文件缓冲区（用来暂时存放输入输出的数据）。
关闭是指撤销文件信息区和文件缓冲区，使文件指针变量不再指向该文件，显然就无法进行文件的读写了
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 );
打开的方式：
举例子：
/* 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);//写入/输出字符串到文本中
//关闭文件
fclose (pFile);
}
return 0;
}
3、文件的顺序读写
fputc：写入/输出一个字符到文本中
原型：int fputc( int ch, FILE *stream );
FILE* pf = fopen("File.txt","w");
if (pf == NULL)
{
perror("pf");//检测是否成功打开，不成功为NULL，及时报错！！
return;
}
fputc('a', pf);//写入/输出一个字符a到文本中
fclose(pf);//关闭文件指针变量
pf = NULL;//置空，防止变成野指针
fgetc：从文本中读取/输入一个字符给a
原型：int fgetc( FILE *stream );
FILE* pf = fopen("File.txt","r");
if (pf == NULL)
{
perror("pf");
return;
}
char a = fgetc(pf);//从文本中读取/输入一个字符到文件指针中
printf("%c", a);
fclose(pf);
pf = NULL;
fputs：写入/输出一行字符到文本中
原型：int fputs( const char *restrict str, FILE *restrict stream );
FILE* pf = fopen("File.txt","w");
if (pf == NULL)
{
perror("pf");
return;
}
fputs("yuxuanniu6", pf);//写入/输出一行数据a到文本中
fclose(pf);
fgets：从文本中读取/输入行个字符给数组arr
原型：char *fgets( char *restrict str, int count, FILE *restrict stream );
FILE* pf = fopen("File.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("pf");
return;
}
char arr[20];
fgets(arr,20,pf);//将文本中的内容读取/写入到arr数组中
printf("%s", arr);
fclose(pf);
fscanf：读取数据，按照 format 转译，并将结果存储到指定位置。
原型：int fscanf( FILE *restrict stream, const char *restrict format, … );
struct MyStruct
{
char arr[10];//注意这里只能数组，指针只能读取，不能进行输入
char a;
int b;
};
FILE* pf = fopen("File.txt", "r");
if (NULL == pf)
{
perror("pf");
return;
}
struct MyStruct s = { 0 };
fscanf(pf, "%s %c %d", s.arr, &(s.a), &(s.b));
printf("%s %c %d", s.arr, s.a, s.b);
fclose(pf);
pf=NULL;
fprintf：从给定位置加载数据，转换为字符串等价物，并写结果到各种池。
原型：int fprintf( FILE *restrict stream, const char *restrict format, … );
struct MyStruct
{
char arr[10];
char a;
int b;
};
FILE* pf = fopen("File.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("pf");
return;
}
struct MyStruct s = { "yuxuan",'a',10 };
fprintf(pf, "%s %c %d", s.arr,s.a,s.b);//将数据转换为字符串写入/输出到文本中
fclose(pf);
pf = NULL;
fread：从文本中以二进制形式读取内容到指定位置
原型：size_t fread( void *buffer, size_t size, size_t count,FILE *stream );
int a = 10000;
FILE* pf = fopen("File.txt", "rb");
int arr[20] = { 0 };
fread(arr, 4, 20, pf);
for (int i = 0; i < 20; i++)
{
printf("%d ", arr[i]);
}
fclose(pf);
pf = NULL;
fwrite：以二进制形式写进文本中
原型：size_t fwrite( const void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );
int a = 10000;
FILE* pf = fopen("File.txt", "wb");
fwrite(&a, 4, 1, pf);//二进制的形式写到文件中
fclose(pf);
pf = NULL;
sprintf：将格式化数据转换为字符串
原型：int fprintf( FILE *stream, const char *format, … );
struct S
{
char a;
int b;
char c;
};
struct S s = {'a',1,'b'};
char arr[10];
sprintf(arr,"%c%d%c",s.a,s.b,s.c);//将格式化数据转换为字符串
printf("%s", arr);
sscanf：将字符串转换为格式化数据
原型：int fscanf( FILE *stream, const char *format, … );
struct S
{
char a;
int b;
char c;
};
//struct S s = {'a',1,'b'};
//char arr[10];
//sprintf(arr,"%c%d%c",s.a,s.b,s.c);//将格式化数据转换为字符串
//printf("%s", arr);
struct S s = { 0 };
char arr[10] = "a 1 b";
sscanf(arr, "%c %d %c", &(s.a), &(s.b), &(s.c));//将字符串转换为格式化数据
fprintf(stdout, "%c %d %c", s.a, s.b, s.c);
对比一组函数：
已经实现了所有的顺序读写方法，读者需细细品尝，在自己动手实践。
4、文件的随机读写
4.1 fseek
作用：根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。
原型：int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );
FILE* pf = fopen("File.txt", "w");
fputs("this is a text", pf);
if (NULL == pf)
{
perror("pf");
return;
}
//改变指针的位置/光标
//SEEK_CUR 离当前位置多少偏移量
//SEEK_SET 离开始位置多少偏移量
//SEEK_END 离末尾位置多少偏移量
//+-表示往前，往后偏移
//fseek(pf, 5, SEEK_SET);//离开始位置往前5个偏移量
//fseek(pf, -3, SEEK_CUR);//离当前位置往后偏移3个量
//fseek(pf, 15, SEEK_END);//离末尾位置往前15个偏移量
fputs(" nothing", pf);
fclose(pf);
4.2 ftell
作用：返回文件指针相对于起始位置的偏移量
原型：long int ftell ( FILE * stream );
FILE* pf = fopen("File.txt", "r");
long size;
if (NULL == pf)
{
perror("pf");
return;
}
else
{
fseek(pf, 0, SEEK_SET);
size = ftell(pf);//文件指针距起始位置的距离
fclose(pf);
printf("%ld", size);
}
4.3 rewind
作用：让文件指针的位置回到文件的起始位置（回归起点）
原型：void rewind ( FILE * stream );
FILE* pf = fopen("File.txt", "w+");
if (NULL == pf)
{
perror("pf");
return;
}
char buf[27];
int i = 0;
for (i = 'a'; i < 'z'; i++)
{
fputc(i, pf);//写入文本中
}
rewind(pf);//回归起点
fread(buf, 1, 26, pf);//从文本中读取数据到数组buf中
fclose(pf);
pf = NULL;
buf[26] = '\\0';
puts(buf);
5、文本文件和二进制文件
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。
一个数据在内存中是怎么存储的呢？
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（VS2013测试）。
比如刚刚上面写的10000以二进制形式存入文件中，在内存中的显示如下图所示。
查看方式：
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;
}
6、文件读取结束的判定
6.1 被错误使用的feof
牢记：在文件读取过程中，不能用feof函数的返回值直接用来判断文件的是否结束。
而是应用于当文件读取结束的时候，判断是读取失败结束，还是遇到文件尾结束
- 文本文件读取是否结束，判断返回值是否为 EOF （ fgetc ），或者 NULL （ fgets ）
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
文本文件的例子：
#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;
}
//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);
}
二进制文件的例子：
#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);
}
7、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。
作用：节省存取时间，提高效率
每一个文件在内存中只有一个文件缓冲区，在向文件输出数据时，它就作为输出缓冲区，在从文件输入数据时，它就作为输入缓冲区。
测试代码：
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
//VS2019 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;
}
图解链接：
以上是关于文件操作（图解）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
VSCode自定义代码片段15——git命令操作一个完整流程