C語言中的文件操作詳解
1.為什么使用文件
在學習結構體時,寫了一個簡易的通訊錄的程序,當程序運行起來的時候,可以在通訊錄中增加和刪除數(shù)據(jù),此時數(shù)據(jù)是存放在內(nèi)存當中的,當程序退出的時候,通訊錄中的數(shù)據(jù)自然就不存在了,等下次通訊錄運行的時候,數(shù)據(jù)又得重新錄入了,這樣的通訊錄使用起來會有點難受。
所以應該通訊錄應該要能夠把數(shù)據(jù)給記錄下來,只有選擇刪除的時候,數(shù)據(jù)才不復存在。而這就涉及到了數(shù)據(jù)持久化的問題,一般數(shù)據(jù)持久化的方法有,把數(shù)據(jù)存放在磁盤文件、存放到數(shù)據(jù)庫等方式。
使用文件可以將數(shù)據(jù)直接存放到電腦的硬盤上,做到了數(shù)據(jù)的持久化。
2.什么是文件
磁盤上的文件是文件。
但是在程序設計中,文件可以分為兩種:程序文件和數(shù)據(jù)文件(從文件功能的角度來分類)
2.1程序文件
包括源程序文件(后綴為.c),目標文件(windows環(huán)境后綴為.obj),可執(zhí)行程序(windows環(huán)境后綴為.exe)
平時用來寫C語言代碼的那個文件就是源程序文件

可執(zhí)行程序就是代碼運行起來后彈出的那個黑框框

目標文件就是可執(zhí)行程序在形成過程中生成的文件

2.2數(shù)據(jù)文件
文件的內(nèi)容不一定是程序,而是程序運行起來時讀寫的數(shù)據(jù),比如程序運行需要從中讀取數(shù)據(jù)的文件,或者輸出內(nèi)容的文件。
以下的內(nèi)容基本都是圍繞這個數(shù)據(jù)文件來展開的,而在之前所處理數(shù)據(jù)的輸入以及輸出都是以終端(終端就是輸入輸出設備)為對象的,即從終端的鍵盤上輸入數(shù)據(jù),運行結果輸出(顯示)到顯示器上。
有時候會把信息輸出到磁盤上面,當需要的時候再從磁盤上讀取數(shù)據(jù)到內(nèi)存中使用,這里處理的就是磁盤上文件。
2.3文件名
一個文件要有唯一的文件標識,以便用戶識別和引用。
為了方便起見,文件標識通常被稱為文件名。
文件名包含三個部分:文件路徑+文件名主干+文件后綴
例如:C:\code\test.txt
3.文件的打開和關閉
3.1文件指針
緩沖系統(tǒng)中,關鍵的概念是“文件類型指針”,簡稱“文件指針”
每個被使用的文件都在內(nèi)存中開辟了一個文件信息區(qū),用來存放文件的相關信息(如文件的名字,文件的狀態(tài)以及文件的位置等)。這些信息是保存在一個結構體變量中的,而這個結構體類型是由系統(tǒng)來聲明的,取名FILE。
例如,在VS2013編譯環(huán)境下提供的stdio.h頭文件中有以下的文件類型聲明:
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編譯器的FILE類型包含的內(nèi)容不完全相同,但是大同小異。
每當打開一個文件的時候,系統(tǒng)會根據(jù)文件的情況自動創(chuàng)建一個FILE結構的變量,并填充其中的信息,使用者不必關心其中的細節(jié)。
一般通過一個FILE的指針來維護這個FILE結構的變量,這樣使用起來更加方便。
創(chuàng)建一個FILE*的指針變量:
FILE* pf://文件指針變量
定義pf是一個指向FILE類型數(shù)據(jù)的文件指針變量,可以使pf指向某個文件的文件信息區(qū)(一個結構體變量),通過該文件信息區(qū)中的信息就能夠訪問該文件,也就是說,通過文件指針變量能夠找到與他關聯(lián)的文件。
如圖:

每個文件在打開的時候都會在內(nèi)存中開辟一個文件信息區(qū),這個文件信息區(qū)就是FILE結構體類型的變量,而此時文件指針就會指向這個變量。
3.2文件的打開和關閉
文件在讀寫之前應該先打開文件,在使用結束之后應該關閉文件。
在編寫程序的時候,在打開文件的同時,都會放回一個FILE*的指針變量指向該文件,也相當于建立了指針和文件的關系。
ANSI C規(guī)定使用fopen函數(shù)來打開文件,使用fclose函數(shù)來關閉文件。
打開文件:
FILE* fopen(const char* filename, const char* mode);
關閉文件:
int fclose (FILE* stream);

用只寫的方式打開文件:
代碼如下:
#include <stdio.h>
int main()
{
//打開文件
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)//遇到錯誤時函數(shù)會返回NULL指針
{
perror("fopen");
return 1;
}
//文件操作
//
//關閉文件
fclose(pf);
pf = NULL;//把文件指針置空,防止野指針的問題
return 0;
}在相應的目錄下創(chuàng)建了一個test.txt文件,如果文件不存在,則進行創(chuàng)建,如果文件存在,則對文件的內(nèi)容進行銷毀
用只讀的方式打開文件:
代碼如下:
int main()
{
//打開文件
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
//文件操作
//
//關閉文件
fclose(pf);
pf = NULL;//把文件指針置空,防止野指針的問題
return 0;
}相應的目錄下必須要存在這個test.txt文件,否則編譯器會報錯。
注意:在相應的目錄下查看文件時要在查看中打開文件擴展名

以上fopen函數(shù)中的文件名參數(shù)寫的都是相對路徑,如果要寫絕對路徑的話要從對應的根目錄開始寫。
4.文件的順序讀寫
先來認識一些輸入和輸出函數(shù):

這里的輸出流和輸出流是一個抽象的概念,比如說一些外部設備如鍵盤、顯示器、U盤等等,這些設備的輸入和輸出方式都是不同的,這個時候C語言中的庫將這些輸入和輸出的方式都封裝成一個流,只需要知道這個流就能完成一個輸入和輸出,而不用去學習硬件上的其他知識。
再打開編譯器的時候,會默認打開三個流,分別是標準輸入流、標準輸出流和標準錯誤流
- 標準輸入流:stdin,指的是鍵盤
- 標準輸出流:stdout,指的是屏幕
- 標準錯誤流:stderr,也是屏幕
接下來具體講講輸入和輸出函數(shù)
字符輸出函數(shù):
int fputc(int c, FILE* stream);
fputc會返回被輸出字符的ASCII碼值,遇到錯誤時返回EOF。
#include <stdio.h>
int main()
{
//打開文件
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//寫文件
char ch = 0;
for (ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++)
{
fputc(ch, pf);
}
//關閉文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}將字符a到z寫到文件當中,也可以理解為將數(shù)據(jù)輸出到文件里面,因為適用于所有輸出流,所以這里的參數(shù)可以用文件流,文件流也是文件指針。
此時可以查看test.txt里面的數(shù)據(jù):

字符輸入函數(shù):
int fgetc(FILE* stream);
fgetc會返回讀到的字符的ASCII碼值,當讀到文件末尾或者遇到錯誤時會返回EOF。
int main()
{
//打開文件
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == EOF)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//讀文件 - 輸入操作
int ch = 0;
while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)
{
printf("%c ", ch);
}
//關閉文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
從剛剛寫的test.txt中讀取信息,也就是從test.txt上的數(shù)據(jù)輸入到了ch中,并在屏幕上輸出。
可以將鍵盤和顯示器作為輸入和輸出的參數(shù):
int main()
{
int ch = fgetc(stdin);
fputc(ch, stdout);
return 0;
}文本行輸出函數(shù):
int fputs(const char* string, FILE* stream);
成功則返回非負指,遇到錯誤則返回EOF
int main()
{
//打開文件
FILE* pf = fopen("test1.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//寫文件
fputs("abcdefg\n", pf);
fputs("hijklmn\n", pf);
//關閉文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}將字符串輸出到文件中
此時打開test1.txt查看數(shù)據(jù):

如果輸出流寫stdout,可以輸出到屏幕上來

文本行輸入函數(shù):
char* fgets(char* string, int n, FILE* stream);
將輸入的數(shù)據(jù)存儲到string,會最多讀取n-1個字符,最后1個字符為'\0',返回值為讀取到的字符串,遇到錯誤時或EOF時返回NULL指針。
int main()
{
//打開文件
FILE* pf = fopen("test1.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//寫文件
char arr[256] = { 0 };
while (fgets(arr, 256, pf) != NULL)
{
fputs(arr, stdout);
}
//關閉文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}將剛才test1.txt里面的內(nèi)容作為輸入的數(shù)據(jù),然后在屏幕上將數(shù)據(jù)輸出。
格式化輸出函數(shù):
int fprintf( FILE *stream, const char *format [, argument ]...);
和printf很像,只是printf的默認輸出流是標準輸出流,而這里的參數(shù)stream適用于所有的輸出流
struct S
{
char name[20];
int age;
double score;
};
int main()
{
struct S s = { "zhangsan", 20, 75.5 };
//打開文件
FILE* pf = fopen("test2.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//寫文件
fprintf(pf, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);
//關閉文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}此時已經(jīng)把數(shù)據(jù)寫入到了test2.txt里面,打開文件來查看一下:

同樣的,stream位置的參數(shù)可以是標準輸出流,這樣數(shù)據(jù)就會輸出到屏幕上面來了
struct S
{
char name[20];
int age;
double score;
};
int main()
{
struct S s = { "zhangsan", 20, 75.5 };
fprintf(stdout, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);
return 0;
}格式化輸入函數(shù):
int fscanf( FILE *stream, const char *format [, argument ]... );
fscanf和scanf和很像,只是scanf默認stream位置的參數(shù)是標準輸入流,也就是鍵盤。
int main()
{
struct S s = {0};
//打開文件
FILE* pf = fopen("test2.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//讀文件
fscanf(pf, "%s %d% lf", s.name, &(s.age), &(s.score));
fprintf(stdout, "%s %d %lf", s.name, s.age, s.score);
//關閉文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}將數(shù)據(jù)從文件上讀取,然后在屏幕上輸出。
再來認識兩個與printf和scanf很像的函數(shù):
sprintf:將格式化的數(shù)據(jù)轉換為字符串
int sprintf( char *buffer, const char *format [, argument] ... );
sscanf:將字符串轉換為格式化的數(shù)據(jù)
int sscanf( const char *buffer, const char *format [, argument ] ... );
sprintf的使用:
struct S
{
char name[20];
int age;
double score;
};
int main()
{
char buf[256] = { 0 };
struct S s = { "wangwu", 30, 85.5 };
sprintf(buf, "%s %d %lf", s.name, s.age, s.score);
printf("%s\n", buf);
return 0;
}將結構體的數(shù)據(jù)轉換為字符串存入buf中,然后將buf在屏幕上輸出出來。

sscanf的使用:
struct S
{
char name[20];
int age;
double score;
};
int main()
{
char buf[256] = { 0 };
struct S s = { "wangwu", 30, 85.5 };
sprintf(buf, "%s %d %lf", s.name, s.age, s.score);
//將字符串轉化為格式化的數(shù)據(jù)
struct S tmp = { 0 };
sscanf(buf, "%s %d %lf", tmp.name, &(tmp.age), &(tmp.score));
printf("%s %d %lf", tmp.name, tmp.age, tmp.score);
return 0;
}
也可以認為是從字符串中提取數(shù)據(jù)存入到結構體tmp中來。
這里列在一起方便對比一下:


二進制輸出函數(shù):
size_t fwrite( const void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );
- buffer:指向被讀取的數(shù)據(jù)的指針
- size:被讀取的項目的字節(jié)大小
- count:被讀取的項目數(shù)的最大值
- stream:文件流
fwrite的使用:
struct S
{
char name[20];
int age;
double score;
};
int main()
{
struct S s = { "lisi", 15, 95.5 };
//打開文件
FILE* pf = fopen("test3.txt", "wb");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//寫文件
fwrite(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
//關閉文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}因為是以二進制的方式寫的,所以文件中存放的數(shù)據(jù)是這樣子的:

二進制輸入函數(shù):
size_t fread( void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );
跟fwrite相反,將文件中的數(shù)據(jù)作為輸入數(shù)據(jù)存儲到buffer指向的空間中。
fread的使用:
struct S
{
char name[20];
int age;
double score;
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
//打開文件
FILE* pf = fopen("test3.txt", "rb");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//讀文件
fread(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
printf("%s %d %lf\n", s.name, s.age, s.score);
//關閉文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}5.文件的隨機讀寫
5.1fseek
根據(jù)文件指針的位置和偏移量來定位文件指針
int fseek( FILE *stream, long offset, int origin );
- stream:文件流
- offset:相對于此時文件指針的位置的偏移量,單位是字節(jié)
- origin:文件指針此時的位置
origin可以分為3個值:
SEEK_CUR - 文件指針當前的位置
SEEK_SET - 文件開始的位置
SEEK_END - 文件末尾的位置
先在對應的目錄下創(chuàng)建一個test.txt文件,往里面寫入a到f的字符
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//把a到f的字符寫入文件
char ch = 0;
for (ch = 'a'; ch <= 'f'; ch++)
{
fputc(ch, pf);
}
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}fseek的使用:
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//讓文件指針從此時的位置向后移動5個字節(jié)
fseek(pf, 5, SEEK_CUR);
int ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}找到f的位置并將其讀取,輸出在屏幕上,結果是f

offset輸入負值也可以讓指針往前走
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//讓文件指針從文件尾的位置向前移動3個字節(jié)
fseek(pf, -3, SEEK_END);
int ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
最終屏幕上輸出的結果是d
注意:文件末尾是f之后的那個位置
5.2ftell
放回文件指針相對于起始位置的偏移量
long int ftell ( FILE * stream );
ftell的使用:
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fseek(pf, 0, SEEK_END);
long size = ftell(pf);
printf("%ld\n", size);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}對于test.txt這個文件,文件指針末尾的位置相對于起始位置是6.
使用比較簡單,了解一下即可
5.3rewind
讓文件指針回到文件的起始位置
void rewind( FILE *stream );
rewind的使用:
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fseek(pf, 0, SEEK_END);
//從文件尾回到文件起始位置
rewind(pf);
long size = ftell(pf);
printf("%ld\n", size);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}文件指針先是走到文件末尾,最后回到起始位置,所以最終屏幕輸出結果是0
6.文本文件和二進制文件
根據(jù)數(shù)據(jù)的儲存形式,數(shù)據(jù)文件被稱為文本文件和二進制文件。
數(shù)據(jù)在內(nèi)存中以二進制的形式存儲,如果不加轉換的輸出到外存,就是二進制文件。外存可以理解為硬盤。
如果要求在外存上以ASCII碼的形式存儲,則需要在存儲前轉換。以ASCII字符的形式存儲的文件就是文本文件。前面fputc就是以ASCII字符的形式將數(shù)據(jù)存儲在文件中。
下面來看一個數(shù)據(jù)在內(nèi)存中是怎么存儲的
字符一律以ASCII形式進行存儲,數(shù)值型數(shù)據(jù)即可以用ASCII形式存儲,也可以使用二進制形式來存儲。
假設有一個整數(shù)為10000,如果以ASCII碼的形式輸出到磁盤,則在磁盤中占用5個字節(jié)(每個字符占用一個字節(jié)),而如果以二進制的形式輸出到磁盤,則在磁盤上占用4個字節(jié)。
直接在記事本中輸入10000,就是以ASCII碼的形式進行存儲。


可以將這個文件在編譯器中打開

然后選擇二進制的打開方式:

然后可以看到顯示的結果是將二進制的形式轉換為十六進制的形式

剛好對應著10000的ASCII碼的存儲形式
接下來看看以二進制的形式存儲:

int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
int a = 10000;
fwrite(&a, sizeof(int), 1, pf);//二進制的形式寫
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}再以二進制的形式打開test.txt

由于該編譯器是小端字節(jié)序存儲,所以可以看到16進制顯示的數(shù)字是反過來的。
7.文件讀取結束的判定
7.1被錯誤使用的feof
文件在讀取的過程中,不能用feof函數(shù)的返回值來判斷文件讀取是否結束,而是應當用于在文件讀取結束的時候,判斷是因為讀取失敗造成的文件讀取結束,還是因為遇到文件尾造成的文件讀取結束。
文件的讀取結束判斷:
文本文件的讀取結束判斷:
fgetc函數(shù)判斷返回值是否為EOF
fgets函數(shù)判斷返回值是否為NULL
二進制文件的讀取結束判斷:
fread判斷返回值(實際讀到的個數(shù))是否小于預計要讀的個數(shù)
feof和ferror函數(shù)
feof
int feof( FILE *stream );
文件是由于讀取到文件尾結束時返回一個非0值,反之返回0
ferror
int ferror( FILE *stream );
文件是由于讀取錯誤而讀取結束時返回一個非0值,反之返回0
文本文件的讀取結束判斷代碼:
int main()
{
int c; // 注意:int,非char,要求處理EOF
FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
if (fp == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//fgetc 當讀取失敗的時候或者遇到文件結束的時候,都會返回EOF
while ((c = fgetc(fp)) != EOF) // 標準C I/O讀取文件循環(huán)
{
putchar(c);
}
//判斷是什么原因結束的
if (ferror(fp))
puts("I/O error when reading");
else if (feof(fp))
puts("End of file reached successfully");
fclose(fp);
fp = NULL;
return 0;
}二進制文件的讀取結束判斷代碼:
enum
{
SIZE = 5
};
int main(void)
{
double a[SIZE] = { 1.,2.,3.,4.,5. };
FILE* fp = fopen("test.txt", "wb");
if (fp == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fwrite(a, sizeof * a, SIZE, fp); // 寫 double 的數(shù)組
fclose(fp);
fp = NULL;
double b[SIZE];
fp = fopen("test.txt", "rb");
size_t ret_code = fread(b, sizeof * b, SIZE + 1, fp); // 讀 double 的數(shù)組
if (ret_code == SIZE)
{
puts("Array read successfully, contents: ");
for (int n = 0; n < SIZE; ++n)
printf("%f ", b[n]);
putchar('\n');
}
if (feof(fp))//判斷是否因為遇到文件尾造成的文件讀取結束
printf("Error reading test.txt: unexpected end of file\n");
else if (ferror(fp)) //判斷是否因為讀取失敗造成的文件讀取結束
{
perror("Error reading test.txt");
}
fclose(fp);
fp = NULL;
}8.文件緩沖區(qū)
ANSIC標準采用“緩沖文件系統(tǒng)”處理的數(shù)據(jù)文件的,所謂緩沖文件系統(tǒng)是指系統(tǒng)自動地在內(nèi)存中為程序中每一個正在使用的文件開辟一塊“文件緩沖區(qū)”。從內(nèi)存向磁盤輸出數(shù)據(jù)會先送到內(nèi)存中的緩沖區(qū),裝滿緩沖區(qū)后才一起送到磁盤上。如果從磁盤向計算機讀入數(shù)據(jù),則從磁盤文件中讀取數(shù)據(jù)輸入到內(nèi)存緩沖區(qū)(充滿緩沖區(qū)),然后再從緩沖區(qū)逐個地將數(shù)據(jù)送到程序數(shù)據(jù)區(qū)(程序變量等)。緩沖區(qū)的大小根據(jù)C編譯系統(tǒng)決定的。
圖解:

int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fputs("abcdef", pf);//先將代碼放在輸出緩沖區(qū)
printf("睡眠10秒-已經(jīng)寫數(shù)據(jù)了,打開test.txt文件,發(fā)現(xiàn)文件沒有內(nèi)容\n");
Sleep(10000);
printf("刷新緩沖區(qū)\n");
fflush(pf);//刷新緩沖區(qū)時,才將輸出緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫到文件(磁盤)
printf("再睡眠10秒-此時,再次打開test.txt文件,文件有內(nèi)容了\n");
Sleep(10000);//此時睡眠10秒,是為了說明數(shù)據(jù)是由于fflush的刷新才輸出到文件中的
fclose(pf);
//注:fclose在關閉文件的時候,也會刷新緩沖區(qū)
pf = NULL;
return 0;
}fflush函數(shù)可以讓數(shù)據(jù)不充滿緩沖區(qū)時就直接輸入或者輸出
結論
因為有緩沖區(qū)的存在,C語言在操作文件的時候,需要做刷新緩沖區(qū)或者在文件操作結束的時候關閉文件,如果不做,可能會導致讀寫文件時數(shù)據(jù)不完全讀寫的問題。
到此這篇關于C語言中的文件操作詳解的文章就介紹到這了,更多相關C語言文件操作內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家!
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