浅谈C语言中的文件操作函数

?1. 为什么使用文件 我们前面学习结构体时,写了通讯录的程序,当通讯录运行起来的时候,可以给通讯录中增加、删除数
据,此时数据是存放在内存中,当程序退出的时候,通讯录中的数据自然就不存在了,等下次运行通讯
录程序的时候,数据又得重新录入,如果使用这样的通讯录就很难受。
我们在想既然是通讯录就应该把信息记录下来,只有我们自己选择删除数据的时候,数据才不复存在。
这就涉及到了数据持久化的问题,我们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。

2. 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)。
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。
本章讨论的是数据文件。
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
?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。

?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. 文件的打开和关闭 3.1 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。
下面我们可以创建一个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。
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?3.2 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,返回文件信息的起始地址。FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode ); //关闭文件int fclose ( FILE * stream ); #includeintmain(){FILE*pf=fopen("/Users/yangkailiang/Documents/test.txt","r"); if(pf==NULL){perror("fopen"); return1; }//操作文件//关闭文件fclose(pf); pf=NULL; return0; }


?文件使用方式 含义 如果指定文件不存在
“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 建立一个新的文件
“a”(追加) 向文本文件尾添加数据 建立一个新的文件
“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 建立一个新的文件
“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,建议一个新的文件 建立一个新的文件
“a+”(读写) 打开一个文件,在文件尾进行读写 建立一个新的文件
“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 建立一个新的文件
“ab+”(读写) 打开一个二进制文件,在文件尾进行读和写 建立一个新的文件

?实例代码:
?/* fopen fclose example */
#include
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;
}

文件流
//只要有一个C程序运行起来,这三个流是默认打开的
标准输入流:stdin
标准输出流:stdout
标准错误流:stderr
?4. 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
#include struct s{char name[20]; int age; double d; }; int main(){struct s s={0}; //读文件-以二进制的方式读FILE * pf=fopen("/Users/yangkailiang/Documents/test/abcd.txt","rb") ; if(pf==NULL){perror("fopen"); return 1; }//以二进制的方式读文件fread(&s,sizeof(struct s),1,pf); printf("%s %d %lf",s.name,s.age,s.d); //关闭文件fclose(pf); pf=NULL; return 0; }


二进制输入 fread 文件
fread
ptr -- 这是指向带有最小尺寸 size*nmemb 字节的内存块的指针。
size -- 这是要读取的每个元素的大小,以字节为单位。
nmemb -- 这是元素的个数,每个元素的大小为 size 字节。
stream -- 这是指向 FILE 对象的指针,该 FILE 对象指定了一个输入流。

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)
#include struct s{char name[20]; int age; double d; }; int main(){struct s s={0}; //读文件-以二进制的方式读FILE * pf=fopen("/Users/yangkailiang/Documents/test/abcd.txt","rb") ; if(pf==NULL){perror("fopen"); return 1; }//以二进制的方式读文件fread(&s,sizeof(struct s),1,pf); printf("%s %d %lf",s.name,s.age,s.d); //关闭文件fclose(pf); pf=NULL; return 0; }


二进制输出 fwrite 文件
fwrite
ptr -- 这是指向要被写入的元素数组的指针。
size -- 这是要被写入的每个元素的大小,以字节为单位。
nmemb -- 这是元素的个数,每个元素的大小为 size 字节。
stream -- 这是指向 FILE 对象的指针,该 FILE 对象指定了一个输出流。
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)
#include struct s{char name[20]; int age; double d; }; int main(){struct s s={"张三",20,95.5}; //写文件-二进制的方式写FILE * pf=fopen("/Users/yangkailiang/Documents/test/abcd.txt","wb") ; if(pf==NULL){perror("fopen"); return 1; }//以二进制的方式写文件fwrite(&s,sizeof(struct s),1,pf); //关闭文件fclose(pf); pf=NULL; return 0; }


?4.1 对比一组函数:
scanf/fscanf/sscanf
printf/fprintf/sprintf
这里演示讲解这句函数的使用和对比
scanf-格式化的输入函数
printf-格式化的输出函数

fcanf-针对所有输入流的格式化的输入函数
fprintf-针对所有输出流的格式化输出函数
#include #include int main(){FILE * fp; fp = fopen ("file.txt", "w+"); fprintf(fp, "%s %s %s %d", "We", "are", "in", 2014); fclose(fp); return(0); }

sscanf-从一个字符串转换为格式化的数据
sprintf-把一个格式化的数据转换为字符串
#includestruct s{char name[20]; int age; double d; }; int main(){char buf[256]={0}; struct s s={"张三",20,95.5}; struct s tmp={0}; sprintf(buf,"%s %d %lf",s.name,s.age,s.d); printf("%s\n",buf); //从buf字符串中提取一个结构体数据sscanf(buf ,"%s %d %lf",tmp.name,&(tmp.age),&(tmp.d)); printf("%s %d %lf",tmp.name,tmp.age,tmp.d); }

?5. 文件的随机读写 ?5.1 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 );

stream -- 这是指向 FILE 对象的指针,该 FILE 对象标识了流。
offset -- 这是相对 origin 的偏移量,以字节为单位。
origin -- 这是表示开始添加偏移 offset 的位置。它一般指定为下列常量之一:
SEEK_CUR-文件指针当前的位置
SEEK_END文件末尾的位置
SEEK_SET文件开始的位置
?例子:
/* fseek example */#include 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; }#includeint main(){//打开文件FILE * pf=fopen("/Users/yangkailiang/Documents/test/abcd.txt","r"); if(pf==NULL){perror("fopen"); return 1; }//随机读取文件int ch=fgetc(pf); printf("%c",ch); fseek(pf,3,SEEK_CUR); ch=fgetc(pf); printf("%c",ch); //关闭文件fclose(pf); pf=NULL; return 0; }

?5.2 ftell
?返回文件指针相对于起始位置的偏移量
long int ftell ( FILE * stream ); ?/* ftell example : getting size of a file */#include int main (){FILE * pFile; long size; pFile = fopen ("myfile.txt","rb"); if (pFile==NULL) perror ("Error opening file"); else{fseek (pFile, 0, SEEK_END); // non-portablesize=ftell (pFile); fclose (pFile); printf ("Size of myfile.txt: %ld bytes.\n",size); }return 0; }


?5.3 rewind
?让文件指针的位置回到文件的起始位置
void rewind ( FILE * stream ); ?/* rewind example */#include 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; }

?6. 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。
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,则在磁盘上只占4个字节(VS2013测试)
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#include 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; }

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?7. 文件读取结束的判定 ?7.1 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。
(文件已经读取结束了,但我们不知道这个文件为什么读取结束了,所以用feof来判断为什么读取结束了)
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 .//说明文件读取结束
fgets 判断返回值是否为 NULL .//说明文件读取结束
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。
(fread会返回读取到的字符个数,通过判断读取到的字符个数和实际要读的字符个数,可以判断)
正确的使用:
?文本文件的例子
?#include #include int main(void){int c; // 注意:int,非char,要求处理EOFFILE* 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))//ferror返回的值是非零,表示读取的时候遇到了错误puts("I/O error when reading"); else if (feof(fp))//用foef来判断是不是遇到文件末尾才结束的,如果是正常读取无错误,返回非零的数据puts("End of file reached successfully"); fclose(fp); }

?二进制文件的例子:
#include enum { SIZE = 5 }; int main(void){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 handlingif (feof(fp))printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n"); else if (ferror(fp)) {perror("Error reading test.bin"); }}

fclose(fp);
}

?8. 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。

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?#include
#include
//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); //睡眠10秒
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。
【浅谈C语言中的文件操作函数】如果不做,可能导致读写文件的问题。

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