文件操作【fopen/fclose/fputs/fgets】【C语言/进阶】
1. 为什么要使用文件
打包数据，使我们能更高效地处理和使用数据。
注：C的函数有一个约定（不是绝对）：失败返回1，成功返回0
2. 什么是文件
文件的知识是非常复杂的，在此仅简要陈述。
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）。本章将讨论数据文件。
2.1 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）。
2.2 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。
在以前各章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。
2.3 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
例如： c:\code\test.txt
为了方便起见，文件标识常被称为文件名。
3. 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和二进制文件。
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。
从感官上：文本文件就是文本本身，我们能够直接看懂；二进制文件绝大多数情况下是一堆乱码，我们无法直接看懂。
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，则只占4个字节
//代码如下
#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;
}
4. 文件缓冲区
文件缓冲区就像一辆货车，当货车被填满后才会开始运送。
如果货车只要有货物就会运送，这很费油。
于是标准规定系统采用“缓冲文件系统”处理数据文件。
从内存向磁盘输出数据会先送到内存中的缓冲区，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）。缓冲区的大小由C编译系统决定。
5. 文件的打开和关闭
5.1 文件指针变量
介绍
每个被使用的文件都和一个在内存中对应的区域有着联系，称之为文件信息区，用来存放文件的相关信息（文件名、路径、状态等）。系统将这些信息用一个结构打包。该结构由系统声明，取名为FILE。
文件指针即指向FILE类型的指针变量
例
struct _iobuf {char *_ptr;
int _cnt;
char *_base;
int _flag;
int _file;
int _charbuf;
int _bufsiz;
char *_tmpfname;//这些都是文件的信息
};
typedef struct _iobuf FILE;
不同编译器的FILE结构成员大同小异。
每当一个文件被打开时，系统会创建一个结构变量FILE，根据文件的情况更新其内容。这些底层的细节了解即可。
如何维护这个FILE结构？
使用一个指向FILE的指针变量，使之指向某文件的文件信息区（结构），通过信息访问文件。
FILE* pf;//pf是文件指针变量
综上，文件指针变量能找到它指向的文件
注意：文件信息区不是一个总的区域，它是随着文件联系在一起的
5.2 文件的打开和关闭
文件读和写，就和动态内存的开辟和释放一样，缺一不可，要一对一对地使用。
当通过程序打开文件，同时会返回一个FILE*地指针变量指向该文件，建立了指针和文件的关系。这就有点像打开一个信封，里面有信的内容，也有发件人的信息，通过这个信息，可以找到发件人。
标准规定使用fopen函数打开文件，使用fclose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(mode)【表】
| 文件使用方式 | 含义 | 如果该文件不存在 |
|---|---|---|
| “r”（只读） | 为了输入数据，打开一个已经存在的文本文件 | 出错 |
| “w”（只写） | 为了输出数据，打开一个文本文件 | 新建文件 |
| “a”（追加） | 向文本文件尾添加数据 | 新建文件 |
| “rb”（只读） | 为了输入数据，打开一个二进制文件 | 出错 |
| “wb”（只写） | 为了输出数据，打开一个二进制文件 | 新建文件 |
| “ab”（追加） | 向一个二进制文件尾添加数据 | 出错 |
| “r+”（读写） | 为了读和写，打开一个文本文件 | 出错 |
| “w+”（读写） | 为了读和写，新建 一个新的文件 | 新建文件 |
| “a+”（读写） | 打开一个文件，在文件尾进行读写 | 新建文件 |
| “rb+”（读写） | 为了读和写打开一个二进制文件 | 出错 |
| “wb+”（读写） | 为了读和写，新建一个新的二进制文件 | 新建文件 |
| “ab+”（读写） | 打开一个二进制文件，在文件尾进行读和写 | 新建文件 |
重要的是前6个，最重要的是前三个
注意使用模式要匹配
用例
#include <stdio.h>
int main ()
{FILE * pFile;//定义一个文件指针变量
//打开文件
pFile = fopen ("myfile.txt","w");//打开这个文件以写入
//一顿文件操作
.
.
.
//关闭文件
fclose (pFile);//只需传入一个参数
}
return 0;
}
6. 文件的顺序读写
| 功能 | 函数名 | 适用于 |
|---|---|---|
| 字符输入函数 | fgetc | 所有输入流 |
| 字符输出函数 | fputc | 所有输出流 |
| 文本行输入函数 | fgets | 所有输入流 |
| 文本行输出函数 | fputs | 所有输出流 |
| 格式化输入函数 | fscanf | 所有输入流 |
| 格式化输出函数 | fprintf | 所有输出流 |
| 二进制输入 | fread | 文件 |
| 二进制输出 | fwrite | 文件 |
“输入”和“输出”的对象是内存
输入：从文件读取数据到内存
输出：把内存的数据写入文件
关于“流”(stream)的概念
在生活中可能会听到“视频流”、“音频流”这些关于stream的词汇。这里的stream指的是字节流(Byte Stream)
对一台电脑的核心区域(磁盘、CPU等)来说，显示器、键盘等外接部件是设备。每个设备都需要从这个核心区域读取和写入数据，如果对每个设备都规定它要从某个具体区域读写数据，这未免也太麻烦了。不同的部件有自己需要的数据，就像一条河两边生活的人家一样，各取所需，各倒所弃，而这条stream里流的就是各种数据。
这是一个抽象的概念，需要在实践中理解它。
C程序会默认打开三个stream：
| 名称 | stream | 类型 |
|---|---|---|
| 标准输入流 | stdin | FILE* |
| 标准输出流 | stdout | FILE* |
| 标准错误流 | stderr | FILE* |
6.1 fputc
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
#include<stdio.h>
int main()
{FILE* pf = fopen("test.txt", "w");//以写的形式打开文件//创建文件指针变量维护这个文件if (pf == NULL)//判断是否为空{perror("fopen");return 1;}fputc('a', pf);//将内容写入文件//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}
下面将fputc的第二个参数改为标准输出流(stdout)，会发生什么呢？
#include<stdio.h>
int main()
{FILE* pf = fopen("test.txt", "w");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}fputc('a', stdout);//将内容写入标准输出流fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}
6.2 fgetc
int fgetc ( FILE * stream );
#include<stdio.h>
int main()
{FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//以读的形式打开文件if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}int ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}
如果文件为空，那么它读取的也为EOF，就像空字符串内容为\0一样
为什么返回值类型为int，不是读取一个字符(char)吗？这会不会有点浪费
6.3 fputs
int fputs ( const char * str, FILE * stream );
#include<stdio.h>
int main()
{FILE* pf = fopen("test.txt", "w");if (pf == NULL){perror("open file for writting");return 1;}fputs("hello\n", pf);fputs("new\n", pf);fputs("world\n", pf);fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}
6.4 fgets
char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );
从stream获取最多num个字符(包括\0)的字符串，该地址由str保存，所以其本质还是从stream读取字符
#include<stdio.h>
int main()
{char input[20] = { 0 };FILE* pf = fopen("test.txt", "r");if (pf == NULL){perror("open file for reading");return 1;}printf("%s\n", fgets(input, 20, pf));printf("%s\n", fgets(input, 20, pf));fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}
同样，这里依然有一个“位置”指针，每当函数读取成功，它就会往下走一步，当然单位是一个字符串(\0)
6.5 对比一组函数
| scanf | fscanf | sscanf |
|---|---|---|
| printf | fprintf | sprintf |
第一组我们再熟悉不过，这里重点讲第三组
我们在对数据操作时，对象往往不止前面那样，仅仅是一些字符，几个字符串，还有更复杂的数据类型，比如结构体变量。
6.5.1 sprintf
int sprintf ( char * str, const char * format, ... );
#include<stdio.h>
struct Stu
{char name[20];int age;float score;
};int main()
{struct Stu s= { "xioaming", 18, 99.2 };char str[100] = { 0 };sprintf(str, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);printf("%s", str);//直接以字符串的形式打印strreturn 0;
}
这样就相当于将不同类型的数据拼接为一个字符串，可以直接以字符串的形式打印
6.5.2 sscanf
int sscanf ( const char * s, const char * format, ...);
#include<stdio.h>
struct Stu
{char name[20];int age;float score;
};int main()
{struct Stu s= { "xioaming", 18, 99.2 };char str[100] = { 0 };struct Stu tmp = { 0 };//定义一个目的变量sprintf(str, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);//先写入//printf("%s", str);//直接以字符串的形式打印strsscanf(str, "%s %d %f", tmp.name, &(tmp.age), &(tmp.score));//再转换printf("%s %d %f", tmp.name, tmp.age, tmp.score);//以结构的形式打印return 0;
}
7. 文件的随机读写
上一节提到，当函数功能实现成功以后，有一个“位置”指针会往后走一步，单位由操作的数据类型决定。这时顺序读写。
随机读写就是在操作文件数据之前，决定被操作数据的位置。比如修改字符串中某个符号的值。
7.1 fseek
int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );
origin是文件指针的位置；offset是一个宏，相对于该位置的偏移量
| 常量 | 位置 |
|---|---|
| SEEK_SET | 文件开头 |
| SEEK_CUR | 文件指针的当前位置 |
| SEEK_END | 文件结束 |
#include <stdio.h>
int main()
{FILE* pFile = fopen("test.txt", "wb");fputs("This is an apple.", pFile);fseek(pFile, 9, SEEK_SET);fputs(" sam", pFile);fclose(pFile);return 0;
}
7.2 ftell
long int ftell ( FILE * stream );
#include<stdio.h>
int main()
{FILE* pf = fopen("test.txt", "w");if (pf == NULL){return 1;}fputs("ABCDEF", pf);int ret = ftell(pf);printf("%d\n", ret);fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}
7.3 rewind
void rewind ( FILE * stream );
让文件指针的位置回到文件的起始位置
用例
#include <stdio.h>
int main()
{int n;FILE* pFile;char buffer[27];pFile = fopen("myfile.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;
先把26个字母写入文件
然后从文件每次读一个，一个读26次，放在buffer中
*8. 文件读取结束的判定
8.1 被错误使用的feof函数
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 .#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(void) {int c; // 注意：int，非char，要求处理EOFFILE* fp = fopen("test.txt", "r");if (!fp) {//判断是否为空perror("File opening failed");return EXIT_FAILURE;//这是一个在stdlib的宏，值为1}//fgetc 当读取失败的时候或者遇到文件结束的时候，都会返回EOFwhile ((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))//判断文件错误的函数puts("I/O error when reading");//遇到错误结束else if (feof(fp))puts("End of file reached successfully");//正常结束fclose(fp); }
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。#include <stdio.h> enum { SIZE = 5 }; int main(void) {double a[SIZE] = { 1.0,2.0,3.0,4.0,5.0 };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 handlingif (feof(fp))printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");else if (ferror(fp)) {perror("Error reading test.bin");}}fclose(fp); }
更新日志
4/2/2022
Man9o
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