C语言文件

Posted 2022-12-15 fengzi759

一切数据皆文件，大部分设备也是文件

一切数据处理程序运行都是在内存中完成

1. 文件的概念

   • 文件用来存放程序、文档、音频、视频数据、图片等数据的

   • 文件就是存放在磁盘上的，一些数据的集合。

2. 文件缓冲区是库函数申请的一段内存，由库函数对其进行操作，程序员没有必要知道存放在哪里，只需要对文件操作的时候的一些缓冲特点即可

   • 行缓冲

     • 标准io库函数，往标准输出(屏幕)输出东西的时候是行缓冲的

     • 所谓的行缓冲就是缓冲区碰到换行符的时候才刷新缓冲区

   • 全缓冲

     • 标准io库函数，往普通文件读写数据的，是全缓冲的

     • 碰到换行符也不刷新缓冲区，即缓冲区满了，才刷新缓冲区

     • 刷新缓冲区的情况

       • 缓冲区满了，刷新缓冲区

       • 人为刷新缓冲区 fflush(文件指针)

       • 程序正常结束 会刷新缓冲区

   • 无缓冲

     • 在读写文件的时候通过系统调用io (read write)，对文件进行读写数据

     • 这个时候是无缓冲的，即写数据会立马进入文件 ，读数据会立马进入内存

   • 写文件的流程

     • 应用程序空间->内核空间->驱动程序 ->硬盘上

     • 应用程序和内核程序运行在不同的空间里，目的是为了保护内核

   • 设置缓冲区的目的

     • 通过缓冲可以减少进出内核的次数，以提高效率

3. 磁盘文件的分类

   • 一个文件通常是磁盘上一段命名的存储区

     • 计算机的存储在物理上是二进制的，所以物理上所有的磁盘文件本质上都是一样的，以字节为单位进行顺序存储

     • 从用户或者操作系统使用的角度(逻辑上)

       • 把文件分为

         • 文本文件

           • 基于字符编码，常见的编码有 ASCII，UNICODE等

           • 一般可以使用文本编辑器直接打开

           • 歌词文件(lrc):二进制文件

         • 二进制文件

           • 基于值编码，自己根据具体应用，指定某个值是什么意思

           • 把内存中的数据按其在内存中的存储形式原样输出到磁盘上

           • 一般需要自己判断或使用特定软件分析数据格式

           • 音频文件(mp3)：二进制文件

           • 图片文件（bmp）文件，一个像素点由两个字节来描述** * ** #####&&&&&

             • *代表红色的值

             • #代表绿色的值

             • &代表蓝色的值

             • 二进制文件以位来表示一个意思

         • 文本文件、二进制文件对比

           • 译码

             • 文本文件编码基于字符定长，译码容易些；

             • 二进制文件编码是变长的，译码难一些(不同的二进制文件格式，有不同的译码方式)

           • 空间利用率

             • 二进制文件用一个比特来代表一个意思(位操作)

             • 而文本文件任何一个意思至少一个字符

4. 文件指针

   • 文件指针在程序中用来标示(代表)一个文件的，在打开文件的时候得到文件指针，文件指针就用来代表咱们打开的文件

   • 咱们对文件进行读、写、关闭等操作的时候，对文件指针进行操作即可，即咱们将文件指针，传给读、写、关闭等函数，那些函数就知道要对哪个文件进行操作

   • 定义文件指针的一般形式为

     • FILE *指针变量标识符

       • FILE 为大写 需要包含<stdio.h>

       • FILE 是系统使用typedef 定义出来的有关文件信息的一种结构体类型，结构中含有文件名、文件当前位置等信息

       • 一般情况下，我们操作文件前必须定义一个文件指针标示我们将要操作的文件

       • 实际编程中使用库函数操作文件，无需关心FILE结构体的细节，只需要将文件指针传给io库函数，再通过FILE结构体里的信息对文件进行操作

       • FILE 再stdio.h文件中的文件类型声明

         • typedef struct

         • short level; //缓冲区"满"或“空”的程度

         • unsigned flags;// 文件状态标志

         • char fd; //文件描述符

         • unsigned charhold； //如无缓冲区不读取字符

         • short bsize； //缓冲区的大小

         • unsigned char*buffer；//数据缓冲区的位置

         • unsigned ar*curp；//指针，当前的置信

         • unsigned istemp； //临时文件，指示器

         • shorttoken； //用于有效性检查

         • FILE

         • 再缓冲文件系统中，每个被使用的文件都要再内存中开辟一块FILE类型的区域 ，存放与操作文件相关的信息。

     • 对文件操作的步骤：

       • 对文件进行读写等操作之前要打开文件得到文件指针

       • 可以通过文件指针对文件进行读写等操作

       • 读写等操作完毕后，要关闭文件，关闭文件后，就不能再通过此文件指针操作文件了

     • 补充

       • c语言中有三个特殊的文件指针无需定义，再程序中可以直接使用

         • stdin：标准输入 默认为当前终端(键盘)

         • stdout：标准输出 ，默认为当前终端(屏幕)

           • 我们使用的 printf、puts 函数默认输出信息到此终端

         • stderr: 标准错误输出设备文件 默认为当前终端(屏幕)

           • 当我们程序出错使用:perror 函数时信息打印再此终端

5. 打开文件 fopen

   • 函数的定义：

     • FILE*fopen(const char *path,const char *mode);

   • 函数说明

     • fopen函数的功能是打开一个已经存在的文件，并返回这个文件的文件指针(文件的标示)或者创建一个文件，并打开此文件，然后返回文件的标示

   • 函数的参数

     • 参数1 ：打开的文件的路径

       • 1. 绝对路径，从根目录开始的路径名称

            • “/home/edu/test/test.txt”

         2. 相对路径

            • "./test/test.txt"

            • "../test/test.txt"

     • 参数2：文件打开的方式，即以什么样的方式(只读、只写、可读可写等等)打开文件

6. 关闭文件 fclose

   • 函数的头文件：

     • #include <stdio.h>

   • 函数的定义：

     • int fclose(FILE*fp);

   • 函数的说明：

     • 关闭fp所代表的文件

   • 注意一个文件只能关闭一次，不能多次关闭，关闭文件之后就不能再文件指针对文件进行读写等操作了

   • 返回值：

     • 成功返回0

     • 失败返回非0

   • 可以通过返回值，来判断关闭文件是否成功

7. 一次读写一个字符

   • 函数定义

     • int fgetc(FILE * stream)

   • 函数说明：

     • fgetc从stream所标示的文件中读取一个字节，将字节值返回

   • 返回值：

     • 以t的方式：读到文件结尾返回EOF

     • 以b的方式： 读到文件结尾，使用feof判断结尾

     • feof(检查文件流是否读到了文件尾)

       • int feof （FILE * stream）

       • 函数说明： feof() 用来侦测是否读取到了文件尾，尾数stream 为fopen()返回之文件指针。如果已到文件尾则返回非零值，其他情况返回0

       • 返回值 返回非零值代表已到达文件尾

   • 函数定义：

     • int fputc(int c,FILE * stream)

   • 函数的说明

     • fputc将c的值写到stream所代表的文件中

   • 返回值

     • 如果输出成功，则返回输出的字节值

     • 如果输出失败，则返回一个EOF

8. 一个读写一个字符串

   • char *fgets(char *s,int size ,FILE *stream);

     • 从stream所指的文件中读取字符，在读取的时候碰到换行符或者是碰到文件的末尾停止读取，或者是读取了size-1个字节停止读取，在读取的内容后面会价一个\0，作为字符串的结尾

     • 返回值：成功返回目的数组的首地址，即s

       • 失败返回NULL

   • int fputs(const char *s,FILE * stream);

     • 函数功能：

       • 将s指向的字符串，写到stream所代表的文件中

     • 返回值

       • 成功返回写入的字节数

       • 失败返回-1

9. 读文件 fread

   • 函数的定义：

     • size_t fread (void * ptr, size_t size , size_t nmemb,FILE * stream);

   • 函数的说明：

     • fread函数从stream 所标示的文件中读取数据，一块是size个字节，共nmemb块，存放到ptr指向的内存

   • 返回值：

     • 实际读到的块数

   • 举例

     • int num;

     • num = fread(str,100,3,fp);

     • 从fp所代表的文件中读取内容存放到str指向的内存中，读取的字节数为，每块100个字节，共3块，返回值num

     • 如果读到300个字节返回值num为3

     • 如果读到了大于等于200个字节小于300个字节，返回值为2

     • 读到的字节数，大于等于100个字节小于200个字节，返回1

     • 不到100个字节返回0

10. 写文件fwrite

    • 函数的定义：

      • size_t fwrite(void * ptr, size_t size, size_t nmemb ,FILE * stream);

    • 函数的说明:

      • fwrite 函数将ptr指向的内存里的数据，向stream所标示的文件写入

    • 返回值：

      • 调用成功，返回值为输入输出的基本单元数，如果执行失败，返回值为0

    • 注意：

      • fwrite 函数是将内存中的数据原样输出到文件中

      • fread 函数是将文件中的数据原样读取到内存中

11. 格式化读写文件函数

    • 函数调用

      • fprintf(文件指针，格式字符串，输出表列)；

      • fscanf(文件指针，格式字符串，输入表列);

    • 函数功能：

      • 从磁盘文件中读入或输出字符

    • fprintf和printf函数类似：

      • printf 是将数据输出到屏幕上(标准输出)，而fprintf函数是将数据输出到文件中

    • fscanf和scanf函数类似

      • scanf是从键盘（标准输入）获取输入，而fscanf是从文件指针所标示的文件获取输入

12. 随机读写

    • 可以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。

    • 完成文件定位的函数有

      • rewind函数 复位读写位置

        • void rewind(文件指针)；

        • 函数功能：

          • 把文件内部的位置指针移到文件首

        • 调用形式:

          • text文件指针);

      • ftell 测文件读写位置距文件开始有多少个文件

        • 定义函数:

          • long ftell(文件指针)；

        • 函数功能

          • 取得文件流目前得读写位置

        • 返回值:

          • 返回当前读写位置(距离文件起始得字节数)

      • fseek函数 定位位置指针(读写位置)

        • fseek函数(一般用于二进制文件即打开文件得方式需要带b)

        • 定义函数

          • int fseek(FILE * stream,long offset,int whence);

          • // int fseek(文件类型指针，位移量，起始点)

        • 函数功能：

          • 移动文件的读写位置

        • 参数：

          • whence 起始位置

            • 文件开头 SEEK_SET 0

            • 文件当前位置 SEEK_CUR 1

            • 文件末尾 SEEK_END 2

          • 位移量

            • 以起始点为基点，向前、后移动得字节数。可以为负。正数往文件末尾方向偏移，负数往文件首尾偏移

        • 返回值

          • 当调用成功时则返回0，若有错误则返回-1，errno会存放错误代码

13. 文件加密/解密

    • 对称加密体制是传统而经典的加密体制策略。所谓对称加密体制即加密方A和解密方B共享一个密匙key。加密方A使用该密钥key对要保密的文件进行加密操作，从而生成密文；解密方B同样使用该密匙key对加密方生成的加密文件实施解密操作，从而生成明文