——文件）

Posted 2022-02-27 二木成林

13.1 C文件概述

略。

13.2 文件指针

在Ｃ语言中用一个指针变量指向一个文件，这个指针称为文件指针。通过文件指针就可对它所指的文件进行各种操作。定义文件指针的一般形式为：

// 其中FILE应为大写，它实际上是由系统定义的一个结构，该结构中含有文件名、文件状态和文件当前位置等信息
FILE* 指针变量标识符;

例如：

// 表示fp是指向FILE结构的指针变量，通过fp即可找存放某个文件信息的结构变量，然后按结构变量提供的信息找到该文件，实施对文件的操作
FILE* fp;

13.3 文件的打开与关闭

文件在进行读写操作之前要先打开，使用完毕要关闭。所谓打开文件，实际上是建立文件的各种有关信息，并使文件指针指向该文件，以便进行其它操作。关闭文件则断开指针与文件之间的联系，也就禁止再对该文件进行操作。

在Ｃ语言中，文件操作都是由库函数来完成的。

13.3.1 文件的打开（fopen函数）

fopen函数用来打开一个文件，基本语法如下：

// 语法
FILE* 文件指针名;
文件指针名 = fopen(文件名, 使用文件方式);

// 示例
FILE* fp;
fp = fopen("a.txt", "r");// 表示在当前目录下打开a.txt文件，并进行读操作，使fp指向该文件

说明：

• “文件指针名”必须是被说明为FILE 类型的指针变量。
• “文件名”是被打开文件的文件名，是字符串常量或字符串数组。
• “使用文件方式”是指文件的类型和操作要求。

其中使用文件方式有如下12种：

文件使用方式	意义
“rt”	只读打开一个文本文件，只允许读数据
“wt”	只写打开或建立一个文本文件，只允许写数据
“at”	追加打开一个文本文件，并在文件末尾写数据
“rb”	只读打开一个二进制文件，只允许读数据
“wb”	只写打开或建立一个二进制文件，只允许写数据
“ab”	追加打开一个二进制文件，并在文件末尾写数据
“rt+”	读写打开一个文本文件，允许读和写
“wt+”	读写打开或建立一个文本文件，允许读写
“at+”	读写打开一个文本文件，允许读，或在文件末追加数据
“rb+”	读写打开一个二进制文件，允许读和写
“wb+”	读写打开或建立一个二进制文件，允许读和写
“ab+”	读写打开一个二进制文件，允许读，或在文件末追加数据

关于使用文件方式的注意事项：

• 文件使用方式由r,w,a,t,b，+六个字符拼成，各字符的含义是：

字符	说明
r(read)	读
w(write)	写
a(append)	追加
t(text)	文本文件，可省略不写
b(banary)	二进制文件
+	读和写

• 凡用“r”打开一个文件时，该文件必须已经存在，且只能从该文件读出。
• 用“w”打开的文件只能向该文件写入。若打开的文件不存在，则以指定的文件名建立该文件，若打开的文件已经存在，则将该文件删去，重建一个新文件。
• 若要向一个已存在的文件追加新的信息，只能用“a”方式打开文件。但此时该文件必须是存在的，否则将会出错。
• 在打开一个文件时，如果出错，fopen将返回一个空指针值NULL。在程序中可以用这一信息来判别是否完成打开文件的工作，并作相应的处理。因此常用以下程序段打开文件：

#include <stdio.h>

int main() 
    FILE* fp;
    fp= fopen("a.txt","rb");
    if(fp==NULL)
        printf("打开错误：a.txt");
    

• 把一个文本文件读入内存时，要将ASCII码转换成二进制码，而把文件以文本方式写入磁盘时，也要把二进制码转换成ASCII码，因此文本文件的读写要花费较多的转换时间。对二进制文件的读写不存在这种转换。
• 标准输入文件(键盘)，标准输出文件(显示器)，标准出错输出(出错信息)是由系统打开的，可直接使用。

13.3.2 文件关闭函数（fclose函数）

文件一旦使用完毕，应用关闭文件函数把文件关闭，以避免文件的数据丢失等错误。fclose函数调用的一般形式是：

// 语法
fclose(文件指针);

// 示例
FILE* fp;
fclose(fp);

正常完成关闭文件操作时，fclose函数返回值为0。如返回非零值则表示有错误发生。

13.4 文件的读写

对文件的读和写是最常用的文件操作。在Ｃ语言中提供了多种文件读写的函数：

• 字符读写函数：fgetc和fputc
• 字符串读写函数：fgets和fputs
• 数据块读写函数：fread和fwrite
• 格式化读写函数：fscanf和fprinf

注意，要求引入#include <stdio.h>。

13.4.1 字符读写函数fgetc和fputc

13.4.1.1 读字符函数fgetc

fgetc函数的功能是从指定的文件中读一个字符，语法如下：

字符变量 = fgetc(文件指针);

// 示例
FILE* fp;
char ch = fgetc(fp);// 从打开的文件fp中读取一个字符并送入ch中

关于fgetc函数的注意事项：

• 在fgetc函数调用中，读取的文件必须是以读或读写方式打开的。
• 读取字符的结果也可以不向字符变量赋值。如fgetc(fp);但是读出的字符不能保存。
• 在文件内部有一个位置指针。用来指向文件的当前读写字节。在文件打开时，该指针总是指向文件的第一个字节。使用fgetc函数后，该位置指针将向后移动一个字节。 因此可连续多次使用fgetc函数，读取多个字符。应注意文件指针和文件内部的位置指针不是一回事。文件指针是指向整个文件的，须在程序中定义说明，只要不重新赋值，文件指针的值是不变的。文件内部的位置指针用以指示文件内部的当前读写位置，每读写一次，该指针均向后移动，它不需在程序中定义说明，而是由系统自动设置的。
• 每个文件末尾有一个结束标志EOF，可以通过判断该标志来判断是否文件读取完成。

例如：

#include <stdio.h>

int main() 
    // 打开文件
    char *filename = "a.txt";
    FILE *fp;
    if ((fp = fopen(filename, "rt")) == NULL) 
        printf("读取文件失败：%s", filename);
        return 0;
    

    // 循环读取文件中的每一个字符
    char ch;
    while ((ch = fgetc(fp)) != EOF) 
        putchar(ch);// 将读取到的字符打印到控制台
    

    // 关闭文件
    fclose(fp);

13.4.1.2 写字符函数fputc

fputc函数的功能是将一个字符写入指定文件中，语法如下：

fputc(待写入的字符, 文件指针);

// 示例
fputc('a', fp);

关于fputc函数的注意事项：

• 待写入的字符可以是字符常量或变量。
• 被写入的文件可以用写、读写、追加方式打开，用写或读写方式打开一个已存在的文件时将清除原有的文件内容，写入字符从文件首开始。如需保留原有文件内容，希望写入的字符以文件末开始存放，必须以追加方式打开文件。被写入的文件若不存在，则创建该文件。
• 每写入一个字符，文件内部位置指针向后移动一个字节。
• fputc函数有一个返回值，如写入成功则返回写入的字符，否则返回一个EOF。可用此来判断写入是否成功。

例如：

#include <stdio.h>

int main() 
    // 打开文件
    char *filename = "b.txt";
    FILE *fp;
    if ((fp = fopen(filename, "wt+")) == NULL) 
        printf("打开文件失败：%s", filename);
        return 0;
    

    // 循环将一个字符串中的所有字符写入到文件中
    char* str = "I love C!";
    int i = 0;
    while (str[i] != '\\0') 
        fputc(str[i], fp);// 写入到文件中
        i++;
    

    // 关闭文件
    fclose(fp);

13.4.2 字符串读写函数fgets和fputs

13.4.2.1 读字符串函数fgets

fgets函数的功能是从指定的文件中读取一个字符串到字符数组中，基本语法如下：

fgets(字符数组名, n, 文件指针);// 其中的n是一个正整数。表示从文件中读出的字符串不超过 n-1个字符。在读入的最后一个字符后加上串结束标志'\\0'。

// 示例
fgets(str, n, fp);// 从fp所指的文件中读出n-1个字符送入字符数组str中

关于fgets函数的注意事项：

• 在读出n-1个字符之前，如遇到了换行符或EOF，则读出结束。
• fgets函数也有返回值，其返回值是字符数组的首地址。

例如：

#include <stdio.h>

int main() 
    // 打开文件
    char *filename = "b.txt";
    FILE *fp;
    if ((fp = fopen(filename, "rt")) == NULL) 
        printf("打开文件失败：%s", filename);
        return 0;
    

    // 从文件中读取一个字符串
    char str[11];
    fgets(str, 11, fp);
    printf("%s", str);

    // 关闭文件
    fclose(fp);

13.4.2.2 写字符串函数fputs

fputs函数的功能是向指定的文件中写入一个字符串，基本语法如下：

fputs(字符串, 文件指针);// 其中字符串可以是字符串常量，也可以是字符数组名，或指针变量

// 示例
fputs("hello world", fp);

例如：

#include <stdio.h>

int main() 
    // 打开文件
    char *filename = "b.txt";
    FILE *fp;
    if ((fp = fopen(filename, "at+")) == NULL) 
        printf("打开文件失败：%s", filename);
        return 0;
    

    // 向文件中追加写入一个字符串
    char* str = "I also love Java!";
    fputs(str, fp);

    // 关闭文件
    fclose(fp);

13.4.3 数据块读写函数fread和fwrite

Ｃ语言还提供了用于整块数据的读写函数。可用来读写一组数据，如一个数组元素，一个结构变量的值等。

读数据块函数fread的语法如下：

fread(buffer, size, count, fp);

// 例如
fread(fa, 4, 5, fp);// 从fp所指的文件中，每次读4个字节(一个实数)送入实数组fa中，连续读5次，即读5个实数到fa中

写数据块函数fwrite的语法如下：

fwrite(buffer, size, count, fp);

关于fread和fwrite函数的参数说明：

• buffer：是一个指针，在fread函数中，它表示存放输入数据的首地址。在fwrite函数中，它表示存放输出数据的首地址。
• size：表示数据块的字节数。
• count：表示要读写的数据块块数。
• fp：表示文件指针。

例如：

#include <stdio.h>

struct student 
    char name[10];
    int num;
    int age;
    char addr[15];
;

int main() 
    // 打开文件
    char *filename = "b.txt";
    FILE *fp;
    if ((fp = fopen(filename, "wb+")) == NULL) 
        printf("打开文件失败：%s", filename);
        return 0;
    

    // 向文件中追加写入数据块
    struct student stu = "Tom", 121, 18, "BeiJing";
    struct student *pstu = &stu;
    fwrite(pstu, sizeof(struct student), 2, fp);

    // 关闭文件
    fclose(fp);

13.4.4 格式化读写函数fscanf和fprintf

fscanf函数，fprintf函数与前面使用的scanf和printf 函数的功能相似，都是格式化读写函数。两者的区别在于fscanf函数和fprintf函数的读写对象不是键盘和显示器，而是磁盘文件。这两个函数的语法为：

// 语法
fscanf(文件指针, 格式字符串, 输入表列);
fprintf(文件指针, 格式字符串, 输出表列);

// 示例
fscanf(fp, "%d%s", &i, s);
fprintf(fp, "%d%c", j, ch);

例如：

#include <stdio.h>

int main() 
    char *filename = "b.txt";

    /* 格式化写函数fscanf */
    // 打开文件
    FILE *fp1;
    if ((fp1 = fopen(filename, "wt+")) == NULL) 
        printf("打开文件失败：%s", filename);
        return 0;
    

    // 向文件格式化写入数据
    fprintf(fp1, "%s\\t%d\\n%f", "helloworld", 123, 12.34f);

    // 关闭文件
    fclose(fp1);

    /* 格式化读函数fscanf */
    // 打开文件
    FILE *fp2;
    if ((fp2 = fopen(filename, "rt+")) == NULL) 
        printf("打开文件失败：%s", filename);
        return 0;
    

    // 从文件格式化读取数据
    char str[12];
    int num;
    float f;
    fscanf(fp2, "%s\\t%d\\n%f", str, &num, &f);
    printf("str=%s\\tnum=%d\\tf=%f", str, num, f);

    // 关闭文件
    fclose(fp2);

13.5 文件的随机读写

前面介绍的对文件的读写方式都是顺序读写，即读写文件只能从头开始，顺序读写各个数据。但在实际问题中常要求只读写文件中某一指定的部分。为了解决这个问题可移动文件内部的位置指针到需要读写的位置，再进行读写，这种读写称为随机读写。

实现随机读写的关键是要按要求移动位置指针，这称为文件的定位。

所谓的随机读写就是从文件中的指定位置读或写数据。

13.5.1 文件定位

移动文件内部位置指针的函数主要有两个，即 rewind 函数和fseek函数。语法如下：

// 语法
rewind(文件指针);// 把文件内部的位置指针移到文件首
fseek(文件指针, 位移量, 起始点);// 用来移动文件内部位置指针

// 例如
fseek(fp, 100L, 0);// 把位置指针移到离文件首100个字节处

函数的参数说明：

• “文件指针”指向被移动的文件。
• “位移量”表示移动的字节数，要求位移量是long型数据，以便在文件长度大于64KB 时不会出错。当用常量表示位移量时，要求加后缀“L”。
• “起始点”表示从何处开始计算位移量，规定的起始点有三种：文件首，当前位置和文件尾。其表示方法如下表：

起始点	表示符号	数字表示
文件首	SEEK_SET	0
当前位置	SEEK_CUR	1
文件末尾	SEEK_END	2

注意：fseek函数一般用于二进制文件。在文本文件中由于要进行转换，故往往计算的位置会出现错误。

13.5.2 文件的随机读写

在移动位置指针之后，即可用前面介绍的任一种读写函数进行读写。由于一般是读写一个数据据块，因此常用fread和fwrite函数。

b.txt：

hello world!

代码如下：

#include <stdio.h>

int main() 
    char *filename = "b.txt";

    // 打开文件
    FILE *fp;
    if ((fp = fopen(filename, "rb+")) == NULL) 
        printf("打开文件失败：%s", filename);
        return 0;
    

    // 移动文件位置指针
    fseek(fp, 6L, 0);// 将位置指针移动到离文件首的6字节处
    char str[12];
    fread(str, sizeof(str), 1, fp);// 使用fread函数进行读取
    printf("%s", str);

    // 关闭文件
    fclose(fp);

13.6 文件检测函数

13.6.1 文件结束检测函数feof函数

feof语法如下：

feof(文件指针);// 判断文件是否处于文件结束位置，如文件结束，则返回值为1，否则为0

13.6.2 读写文件出差检测函数

ferror函数语法如下：

ferror(文件指针);// 检查文件在用各种输入输出函数进行读写时是否出错。如ferror返回值为0表示未出错，否则表示有错

13.6.3 文件出差标志和文件结束标志置零函数

clearerr函数语法如下：

clearerr(文件指针);// 用于清除出错标志和文件结束标志，使它们为0值