C语言文件操作

🦖使用文件的优点

• 一些项目需要将程序运行的结果保存起来做到数据的持久化一般数据持久化的方法有把数据存放在磁盘文件、存放到数据库等方式。
• 使用文件我们可以将数据直接存放在电脑的硬盘上做到了数据的持久化。

🦖什么是文件

磁盘上的文件是文件。
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。

🐳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。

🐳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。

在以前所处理数据的输入输出都是以终端为对象的即从终端的键盘输入数据运行结果显示到显示器上。
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。

🐳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:\code\test.txt
为了方便起见文件标识常被称为文件名。

🦖文件的打开和关闭

🐳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。
例如

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。

🐳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。
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 );

打开方式如下

文件使用方式	含义	如果指定的文件不存在
r只读	读取一个已经存在的文本文件	出错
w只写	打开一个文本文件输出数据若文件存在则文件长度清为0即该文件内容会消失	建立新文件
a追加	向文本文件末尾添加数据原来文件中的数据保留新的数据添加到文件尾原文件EOF保留	建立新文件
rb只读	读取一个二进制文件	出错
wb只写	打开一个二进制文件输出数据若文件存在则文件长度清为0即该文件内容会消失	建立新文件
ab追加	向二进制文件尾添加数据	建立新文件
r+读写	对一个文本文件进行读写操作	出错
w+读写	对一个文本文件进行读写操作若文件存在则文件长度清为0即该文件内容会消失	建立新文件
a+读写	向文本文件末尾添加数据原来文件中的数据保留新的数据添加到文件尾原文件EOF不保留	建立新文件
rb+读写	读写一个二进制文件	出错
wb+读写	对一个二进制文件进行读写操作若文件存在则文件长度清为0即该文件内容会消失	建立新文件
ab+读写	向二进制文件末尾添加数据原来文件中的数据保留新的数据添加到文件尾	建立新文件

r+具有读写属性从文件头开始写保留原文件中没有被覆盖的内容

w+也具有读写属性写的时候如果文件存在会被清空从头开始写。

• 实例代码

#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);
		//关闭文件
		fclose (pFile);
	}
	return 0;
}

🐳文件的顺序读写

功能	函数	适用于
字符输入函数	int fgetc ( FILE * stream );	所有输入流
字符输出函数	int fputc ( int character, FILE * stream );	所有输出流
文本行输入函数	char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );	所有输入流
文本行输出函数	int fputsfputs ( const char * str, FILE * stream );	所有输出流
格式化输入函数	int fscanf ( FILE * stream, const char * format, … );	所有输入流
格式化输出函数	int fprintf ( FILE * stream, const char * format, … );	所有输出流
二进制输入函数	size_t fread ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );	文件
二进制输出函数	size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );	文件

这里的…表示可变参数列表就和scanf和printf一样都有一个可变参数列表。
例如

🦖对比一组函数

scanf/fscanf/sscanf
printf/fprintf/sprintf

stdin->标准输入流比如键盘
stdout->标准输出流比如屏幕

🦖文件的随机读写

🐳fseek

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。

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

第三个参数有三个选择相对与哪一个位置的偏移。

举个例子

#include <stdio.h>
int main ()
{
	FILE * pFile;
	pFile = fopen ( "test.txt" , "wb" );
	fputs ( "This is an apple." , pFile );
	fseek ( pFile , 9 , SEEK_SET );  //这里是相对于起始位置开始偏移
	fputs ( " sam" , pFile );
	fclose ( pFile );
	return 0;
}

🐳ftell

返回当前文件指针位置相对于起始位置的偏移量

long int ftell ( FILE * stream );

举个例子

#include <stdio.h>
int main ()
{
	FILE * pFile;
	long size;
	pFile = fopen ("test.txt","rb");
	if (pFile==NULL)
		perror ("Error opening file");
	else
	{
		fseek (pFile, 0, SEEK_END); // 设置文件指针指向文件末尾
		size=ftell (pFile);         //计算文件指针相对于起始位置的偏移量
		fclose (pFile);
		printf ("Size of test.txt: %ld bytes.\n",size);
	}
	return 0;
}

🐳rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置

void rewind ( FILE * stream );

举个例子

#include <stdio.h>
int main ()
{
	int n;
	FILE * pFile;
	char buffer [27];
	pFile = fopen ("test.txt","w+");
	for ( n='A' ; n<='Z' ; n++)
		fputc ( n, pFile);
	rewind (pFile);
	fread (buffer,1,26,pFile);
	fclose (pFile);
	buffer[26]='\0';
	puts (buffer);
	return 0;
}

🦖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。

数据在内存中的存储
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VS2019测试。

//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;
}

🦖文件读取结束的判定

🐳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。

1. 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 .

2. 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。

正确的使用
文本文件

#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 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

#include <stdio.h>
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); // 读到 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);
    return 0;
}

🦖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。

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
//VS2019 WIN11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;
}

这里可以得出一个结论
因为有缓冲区的存在C语言在操作文件的时候需要做刷新缓冲区或者在文件操作结束的时候关闭文件。
如果不做可能导致读写文件的问题

🦖结语

到这里这篇博客已经结束啦。
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