【C语言】文件操作详解(非常详细,一学就会)

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筋斗云
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前言

一、什么是文件?

1.1 程序文件

1.2 数据文件

1.3 文件名

二、文件指针

三、文件的打开和关闭

3.1 文件的打开模式:

 fread/fwrite 二进制的输入/输出:

 3.2 文件的顺序读写:

 1.fputc() - 写入一个字符

2. fgetc() - 读取一个字符

3.fgetc() - 连续读取多个字符 

4.fgetc() - 循环读取字符

5.fputs() - 写入一行字符串  

6.fgets() - 读取指定长度的数据

7.fprintf()-把s中的数据存放到文件中

8.fscanf() - 想从文件test.txt中读取数据放在s中

 9.fprintf() - 打印到屏幕上(标准输出流  - stdout)

 10.fputc() - 打印到屏幕上(标准输出流  - stdout)

 11.fwrite() - 以二进制的形式写进pf文件中

12.fread() - 以二进制的形式读

13.fread() - 以二进制的形式读(一次读一个数据)

3.3 对比一组函数

四、 文件的随机读写

 4.1 fseek()

4.2 ftell

 4.3 rewind

 五、二进制文件和文本文件

六、 文件读取结束的判定

6.1 被错误使用的 feof

七、文件缓冲



前言

为什么使用文件?如果没有文件,我们写程序的数据是存储在电脑的内存中,如果程序退出,内存回收,数据就丢失了,等再次运行程序,是看不到上次程序的数据的,如果要将数据进行持久化的保存,我们可以使用文件。


一、什么是文件?

磁盘(硬盘)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)。

1.1 程序文件

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)。

1.2 数据文件

就是程序运行时读写的数据(本篇所涉及的就是数据文件)

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。

1.3 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。

文件名包含三个部分: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。

二、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,文件的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。该结构体类型是由系统声明的,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声明。

struct _iobuf { 	char* _ptr; 	int _cnt; 	char* _base; 	int _flag; 	int _file; 	int _charbuf; 	int _bufsiz; 	char* _tmpfname; }; typedef struct _iobuf FILE;

 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。

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间接找到与它关联的文件

比如:

三、文件的打开和关闭

使用文件的三步骤:1.打开文件   2.读/写文件   3.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,相当于建立了指针和文件的关系。

ANSI C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 );

3.1 文件的打开模式:

mode表示文件的打开模式,下面都是文件的打开模式

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文件
“a” (追加)向文本文件末尾添加数据建立一个新文件
“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文件
“ab” (追加)向一个二进制文件末尾添加数据建立一个新文件
“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,建立一个新文件建立一个新文件
“a+” (读写)打开一个文件,在文件尾进行读写建立一个新文件
“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,建立一个新的二进制文件建立一个新文件
“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文件

 fread/fwrite 二进制的输入/输出:

int main() { 	int arr[] = { 1,2,3,4,5 };  	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb"); 	if (pf == NULL) 	{ 		perror("fopen"); 		return 1; 	} 	//写数据 	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); 	fwrite(arr, sizeof(arr[0]), sz,pf);   	fclose(pf); 	pf = NULL;  	return 0; }

 3.2 文件的顺序读写

函数名功能适用性
fgetc()字符输入函数所有输入流
fputc()字符输出函数所有输出流
fgets()文本行输入函数所有输入流
fputs()文本行输出函数所有输出流
fscanf()格式化输入函数所有输入流
fprintf()格式化输出函数所有输出流
fread()二进制输入文件
fwrite()二进制输出文件

 所有输入流:文件流,标准输入流  - stdin

所有输出流:文件流,标准输出流  - stdout

实例代码:

#include <stdio.h> int main() { 	FILE* pf; 	//打开文件 	pf = fopen("test.txt", "w");//写的形式打开,文件不存在,会建立一个新文件  	if (pf == NULL) 	{ 		perror("fopen"); 		return 1; 	} 	//读写文件  输入一个字符 	fputc('a', pf);  	//关闭文件 	fclose(pf); 	pf = NULL; 	return 0; }

 如图:打开文件,查看是否用w+创建新文件,并且写入一个字符'a'。

 1.fputc() - 写入一个字符

//写文件 fputc('a',pf);

2. fgetc() - 读取一个字符

int ch = fgetc(pf); //EOF = -1 if(ch!=EOF) {     printf("%c\n",ch); }

3.fgetc() - 连续读取多个字符 

	int ch = fgetc(pf); 	printf("%c\n", ch);//a 	ch = fgetc(pf); 	printf("%c\n", ch);//b 	ch = fgetc(pf); 	printf("%c\n", ch);//c

4.fgetc() - 循环读取字符

	int ch = 0; 	while ((ch = fgetc(pf)) != EOF) 	{ 		printf("%c", ch); 	}

5.fputs() - 写入一行字符串  

	fputs("hello world", pf);

注意:fputs函数会覆盖文件里的原始数据。 

6.fgets() - 读取指定长度的数据

	char arr[10] = { 0 }; 	fgets(arr, 10, pf); 	printf("%s\n", arr);

7.fprintf()-把s中的数据存放到文件中

struct S { 	char name[20]; 	int age; 	float score; }; int main() { 	struct S s = { "张三",20,65.5f }; 	//想把s中的数据存放在文件中 	FILE* pf = fopen("test.txt", "w"); 	if (pf == NULL) 	{ 		perror("fopen"); 		return 1; 	} 	//写文件 - 以文本的形式写进去 	fprintf(pf,"%s %d %f", s.name, s.age, s.score);  	fclose(pf); 	pf = NULL; 	return 0; }

8.fscanf() - 想从文件test.txt中读取数据放在s中

struct S { 	char name[20]; 	int age; 	float score; }; int main() { 	struct S s = {0 }; 	//想从文件test.txt中读取数据放在s中 	FILE* pf = fopen("test.txt", "r"); 	if (pf == NULL) 	{ 		perror("fopen"); 		return 1; 	} 	//读文件 -  	fscanf(pf, "%s %d %f", s.name, &(s.age), &(s.score)); 	//打印在屏幕上 	printf("%s %d %f", s.name, s.age, s.score); 	fclose(pf); 	pf = NULL;  	return 0; }

 9.fprintf() - 打印到屏幕上(标准输出流  - stdout)

struct S { 	char name[20]; 	int age; 	float score; }; int main() { 	struct S s = { 0 }; 	//想从文件test.txt中读取数据放在s中 	FILE* pf = fopen("test.txt", "r"); 	if (pf == NULL) 	{ 		perror("fopen"); 		return 1; 	} 	//读文件 -  	fscanf(pf, "%s %d %f", s.name, &(s.age), &(s.score)); 	//fprintf() - 打印到屏幕上 	fprintf(stdout,"%s %d %f", s.name, s.age, s.score); 	fclose(pf); 	pf = NULL;  	return 0; }

 10.fputc() - 打印到屏幕上(标准输出流  - stdout)

int main() { 	fputc('a', stdout); 	return 0; }

 11.fwrite() - 以二进制的形式写进pf文件中

int main() { 	//整型数组 	int arr[] = { 1,2,3,4,5 }; 	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb"); 	if (pf == NULL) 	{ 		perror("fopen"); 		return 1; 	} 	//写数据 	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); 	//以二进制的形式写进去 	fwrite(arr, sizeof(arr[0]), sz, pf);  	fclose(pf); 	pf = NULL;  	return 0; }

12.fread() - 以二进制的形式读

int main() { 	//整型数组 	int arr[5] = { 0 }; 	FILE* pf = fopen("test.txt", "rb"); 	if (pf == NULL) 	{ 		perror("fopen"); 		return 1; 	} 	//读数据 	//以二进制的形式读 	fread(arr, sizeof(arr[0]), 5, pf); 	int i = 0; 	for (i = 0; i < 5; i++) 	{ 		printf("%d ", arr[i]);// 1 2 3 4 5 	} 	fclose(pf); 	pf = NULL; 	return 0; }

13.fread() - 以二进制的形式读(一次读一个数据)

int main() { 	int arr[5] = { 0 }; 	FILE* pf = fopen("test.txt", "rb"); 	if (pf == NULL) 	{ 		perror("fopen"); 		return 1; 	} 	//读数据 - 以二进制的形式读 	int i = 0; 	while (fread(arr + i, sizeof(int), 1, pf)) 	{ 		printf("%d ", arr[i]); 	} 	fclose(pf); 	pf = NULL; 	return 0; }

3.3 对比一组函数

函数功能
scanf标准输入流上读取格式化的数据
fscanf指定的输入流上读取格式化的数据
sscanf在字符串中读取格式化的数据
函数功能
printf      把数据以格式化的形式打印在标准输出流上
fprintf把数据以格式化的形式打印在指定的输出流上
sprintf把格式化的数据转化成字符串

实例代码: 

 struct S { 	char name[20]; 	int age; 	float score; }; int main() { 	char buf[200] = { 0 }; 	struct S s = { "张三",20,65.5f }; 	sprintf(buf,"%s %d %f", s.name, s.age, s.score);  	printf("1以字符串形式:%s\n", buf);  	struct S t = { 0 }; 	sscanf(buf,"%s %d %f", t.name, &(t.age), &(t.score)); 	printf("2按照格式打印:%s %d %f", t.name, t.age, t.score); 	return 0; }

四、 文件的随机读写

 4.1 fseek()

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针(文件内容的光标)

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

int main() { //文件里的内容:abcdefghi 	FILE* pf = fopen("test.txt", "r"); 	if (pf == NULL) 	{ 		perror("fopen"); 		return 1; 	} 	int ch = fgetc(pf); 	printf("%c\n", ch);  	//fseek(pf, 4, SEEK_CUR);//f    //SEEK_CUR  文件当前位置 	//fseek(pf, 5, SEEK_SET);//f    //SEEK_CUR  文件起始位置 	fseek(pf, -4, SEEK_END);//f    //SEEK_CUR  文件末尾  	ch = fgetc(pf); 	printf("%c\n", ch); 	 	fclose(pf); 	pf = NULL; 	return 0; }

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 );

int main() { 	//文件内容:abcdefghi 	FILE* pf = fopen("test.txt", "r"); 	if (pf == NULL) 	{ 		perror("fopen"); 		return 1; 	} 	//读文件 	int ch = fgetc(pf); 	printf("%c\n", ch);//a 	fseek(pf, -4, SEEK_END); 	printf("%d\n", ftell(pf));//返回指针相对于起始位置的偏移量 	 	fclose(pf); 	pf = NULL; 	return 0; }

 4.3 rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置

void rewind ( FILE* stream );

int main() { 	//文件内容:abcdefghi 	FILE* pf = fopen("test.txt", "r"); 	if (pf == NULL) 	{ 		perror("fopen"); 		return 1; 	} 	//读文件 	int ch = fgetc(pf); 	printf("%c\n", ch);//a 	fseek(pf, -4, SEEK_END); 	ch = fgetc(pf); 	printf("%c\n", ch);//f  	rewind(pf);//回到起始位置 	ch = fgetc(pf); 	printf("%c\n", ch);//a  	fclose(pf); 	pf = NULL; 	return 0; }

 五、二进制文件和文本文件

根据数据的组成形式,数据文件被称分为二进制文件文本文件

数据在内存中以二进制形式存储,如果不加转换的输出到外存的文件中,就是二进制文件。

数据在外存上以ASCII码的形式存储,则需要再存储前转换。以ASCII字符的形式存储的文件就是文本文件。

一个数据在文件中是怎么存储的?

字符一律以ASCII码形式存储。

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形式输出到磁盘,则磁盘占5个字节(每个字符一个字节);以二进制输出,在磁盘中只占4个字节。

实例代码:

int main() { 	int a = 10000; 	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb"); 	fwrite(&a, 4, 1, pf);//二进制的形式写在文件中 	fclose(pf); 	pf = NULL; 	return 0; }

 在VS打开二进制文件:

VS上打开二进制文件的方法
10000在二进制文件中的存储

六、 文件读取结束的判定

6.1 被错误使用的 feof

注意:在文件读取过程中,不能用 feof 函数的返回值直接来判断文件是否结束。

feof 的作用是:当文件读取结束的时候,判断读取结束的原因是否是:遇到文件尾结束。

 1.文件现在读取结束了,但是是什么原因读取结束的呢?

文件读取结束,什么原因读取结束?打开一个流的时候,这个流上有2个标记值

① 有可能是遇到文件末尾        feof函数

① 是否遇到文件末尾
② 读取的时候发生了错误        ferror② 是否发生错误

 实例代码:

int main() { 	//test.txt文件中内容:abcdefghi 	FILE* pf = fopen("test.txt", "r"); 	if (pf == NULL) 	{ 		perror("fopen"); 		return 1; 	} 	//读取 	int ch = 0; 	while ((ch = fgetc(pf)) != EOF) 	{ 		printf("%c\n", ch); 	} 	//判断是声明原因导致读取结束的 	if (feof(pf)) 		printf("遇到文件末尾,读取正常结束\n"); 	else if(ferror(pf)) 		perror("fgetc"); 	return 0; }

 2.文本文件读取结束,判断返回值是否为 EOF ( fgetc ),或者 NULL ( fgets )

例如:

  • fgetc判断是否为EOF
  • fgetc判断返回值是否为NULL

3.二进制文件的读取结束判断,判断返回值是否小于要读的个数。

例如:fread判断返回值是否小于实际要读的个数

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> enum { SIZE = 5}; int main() { 	double a[SIZE] = { 1.,2.,3.,4.,5. }; 	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb"); 	fwrite(a, sizeof  *a, SIZE, pf); 	fclose(pf);  	double b[SIZE]; 	pf = fopen("test.txt", "rb"); 	size_t ret_code = fread(b, sizeof * b, SIZE, pf); 	if (ret_code == SIZE) 	{ 		puts("数组读取成功,内容:"); 		for (int n = 0; n < SIZE; n++) 		{ 			printf("%f ", b[n]); 		} 		putchar('\n'); 	} 	else 	{ 		if (feof(pf)) 			printf("读取test.txt错误:文件的意外结束\n"); 		else if(ferror(pf)) 			printf("读取test.txt时出错\n"); 	} 	fclose(pf); 	pf = NULL; 	return 0; }

七、文件缓冲区

ANSIC 标准采用“缓冲文件系统”处理数据的,所谓缓冲文件系统是指系统自动地在内存中为程序1中每一个正在使用的文件开辟一块“文件缓冲区”。

#include <stdio.h> #include <windows.h> 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; 	

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中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。

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