C语言进阶之文件操作详解

时间：2022-09-23 10:11:01|栏目：C代码|点击：次

0. Intro

在使用操作数据库之前，记录信息，录入数据需要文件操作，这样就可以对诸如通讯录的程序记录信息，增加和删除信息，我们通过文件可以将数据直接存放在电脑的硬盘上，做到数据持久化，而不是在内存中

1. 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:\demo\test.cpp为了方便起见，文件标识常被称为文件名。

2. 文件的打开和关闭

2.1 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.

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。

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。

2.2 打开和关闭文件

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。

//打开文件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
//关闭文件
int fclose ( FILE * stream );

文件可以用一下方式操作打开

//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		//printf("打开文件失败\n");
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 0;
	}
	//读文件
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

3. 文件顺序读写

3.1 利用以上函数实现拷贝文件操作

int main()
{
	//实现一个代码将data.txt 拷贝一份 生成data2.txt
	FILE* pr = fopen("data.txt", "r");
	if (pr == NULL)
	{
		printf("open for reading: %s\n", strerror(errno));
		return 0;
	}
	FILE* pw = fopen("data2.txt", "w");
	if (pw == NULL)
	{
		printf("open for writting: %s\n", strerror(errno));
		fclose(pr);
		pr = NULL;
		return 0;
	}
	//拷贝文件
	int ch = 0;
	while ((ch = fgetc(pr)) != EOF)
	{
		fputc(ch, pw);
	}
	fclose(pr);
	pr = NULL;
	fclose(pw);
	pw = NULL;
	return 0;
}

3.2 二进制的读写

//二进制的写
int main()
{
	struct Stu s[2] = { {"张三", 20, 95.5} , {"lisi", 16, 66.5}};
	FILE* pf = fopen("data.txt", "wb");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 0;
	}
	//按照二进制的方式写文件
	fwrite(s, sizeof(struct Stu), 2, pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
//二进制的读
//
int main()
{
	struct Stu s[2] = {0};
	FILE* pf = fopen("data.txt", "rb");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 0;
	}
	//按照二进制的方式读文件
	fread(s, sizeof(struct Stu), 2, pf);
	printf("%s %d %lf\n", s[0].name, s[0].age, s[0].d);
	printf("%s %d %lf\n", s[1].name, s[1].age, s[1].d);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

3.3 格式化输入输出函数

上面函数的区别就是

下面是使用示例标准化读入一个自定义的结构体

struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
	double d;
};
int main()
{
	struct Stu s = { 0 };
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 0;
	}
	//读格式化的数据
	fscanf(pf, "%s %d %lf", s.name, &(s.age), &(s.d));
	printf("%s %d %lf\n", s.name, s.age, s.d);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

4. 文件的随机读写操作

4.1 fseek

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。也就是从一个特定的位置偏移多少偏移量

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

使用实例：

#include <stdio.h>
	int main()
	{
		FILE* pFile;
		pFile = fopen("example.txt", "wb");
		fputs("This is an apple.", pFile);
		fseek(pFile, 9, SEEK_SET);
		fputs(" sam", pFile);
		fclose(pFile);
		return 0;
	}

fseek(pf, 3, SEEK_CUR);
fseek(pf, 5, SEEK_SET);
fseek(pf, -1, SEEK_END);

4.2 ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

long int ftell ( FILE * stream );

4.3 rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置

void rewind ( FILE * stream );

使用实例：

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 0;
	}
	//读文件
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//a
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//b
	int ret = ftell(pf);
	printf("%d\n", ret);//2
	rewind(pf);
	fseek(pf, 0, SEEK_SET);
	ret = ftell(pf);
	printf("%d\n", ret);//0
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

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。

5.1 一个数据在内存中的存储方式

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20000，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）。

6. 文件读取错误的判定

6.1 被错误使用的feof

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）

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。

fread判断返回值是否小于实际要读的个数。

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

enum { SIZE = 5 };
int main()
{
	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，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。

刷新缓冲区的意思就是为了立马看到缓冲区里的东西，不用再积累到满再输出

测试代码，下面的这个代码其实就是在说在Sleep的时候程序是写数据时先写到缓冲区中，当主动刷新的时候就会把数据从缓冲区写入硬盘，主动刷新可以使用函数fflush,当然再关闭文件的时候其实也是会自动刷新的，所以关闭文件很重要，Java文件操作也是要关闭文件

#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;
}