C语言进阶-文件操作超详解
C语言进阶-文件操作超详解
目录
scanf/printf、fscanf/fprintf、sscanf/sprintf函数对比
前言
本章主要讲解：
- 掌握C语言的文件操作和使用
- 文件操作各种函数的基本使用
为什么使用文件
在前前篇文章中我们写了通讯录，拥有文件操作功能的通讯录可以让数据持久化 即在通讯录下一次运行时，在通讯录中我们之前所录入的数据依然存在，只有当我们主动删除数据时数据才不存在
注：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
- 概念：
磁盘上的文件
分类（从文件功能的角度）
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
注：这里的输入输出是以终端为主体的，输出即把数据输到磁盘上，输入即把数据从磁盘上把数据读取到内存
文件名
- 文件名包含3部分：
文件路径+文件名主干+文件后缀（以便用户识别和引用）
- 例如：
c:\code\test.txt
注：文件标识常被称为文件名
文件的打开和关闭
文件指针
- 概念：
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
- 示例：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;- 注意：
- 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（使用方便）
- 示例：创建一个FILE*的指针变量
FILE* pf;//文件指针变量注：通过文件指针变量能够找到与它关联的文件
- 示图：
fopen和fclose函数
- 概念：
文件在读写之前应该先 打开文件（使用fopen函数） ，在使用结束之后应该 关闭文件（使用fclose函数）
注：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
- 示例：
//打开文件
FILE * fopen ( const char * filename，//文件名
const char * mode//打开方式
);
//关闭文件
int fclose ( FILE * stream //文件指针
);打开方式表
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 |
示例：
/* fopen fclose example */
#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
顺序读写函数表
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 |
文本行输出函数 | 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 |
- 输入流：
把数据从其他设备上读取到内存中的流
- 输出流：
把数据从内存中写出到其他设备上的流
- 关于流示图：
- 注意：
只要运行C语言程序就默认打开了3个流： stdin：标准输入流（对应键盘） stdout：标准输出流（对应屏幕） stderr：标准错误流（对应屏幕） 注：这3个流的类型都为 FILE* 型的流的文件指针 fgetc/fgetc-字符读写函数
- 定义：
int fputc( int c,//字符（或者对应ASCII码值）
FILE *stream //文件指针（或者流）
);
int fgetc( FILE *stream );- 注意：
- fputc函数的功能为向一个流中输出字符，返回类型为 int 型，当函数输出字符成功，则返回字符相应的ASCII码值，当输出失败，则返回EOF
- fgetc函数可从文件流中获取字符，返回类型为 int 型，当函数输入字符成功，则返回字符相应的ASCII码值，当失输入失败，则返回EOF
注：每当函数运行一次后，流（标准输入流或者文件流）的指针就会指向读取内容后一个空间的首地址
- 示例：
//创建并打开文件
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");//以读的方式打开文件
//注:若文件中原本就有test.txt文件，则不用再创建了，若没有，则将会先创建该文件后再以相应的方式打开文件
if (pf == NULL)
{
perror("fopen:");
return;
}
char ch;
//fgetc(stdin)==getchar()
while ((ch = fgetc(stdin)) != EOF)
{
//输出到文件流中
fputc(ch, pf);
} //读取数据
while (ch = fgetc(pf) != EOF)
{
//putchar(ch)==fputc(ch,stdout)
putchar(ch);
}- 特别注意：
fgetc(stdin)==getchar(); putchar(ch)==fputc(ch,stdout);
fgets/fputs-字符串读写函数
- 定义：
char *fgets( char *string, int n, FILE *stream );
int fputs( const char *string, FILE *stream );- 注意：
- fgets函数功能为从流中读取一个字符串到相应的存储位置；第一个参数为获取到字符串的存储的位置；第二个参数为要读取的字符串最大字符数；第三个参数为要读取文件的文件指针（文件流），若函数读取成功，则返回储存字符串位置的地址，否则返回NULL（遇到文件末尾结束/遇到错误）
- fputs函数功能是将一个字符串输出到一个流中，函数的第一个参数为被写入的字符串（首地址），第二个参数为一个流，函数的返回值为 int 型，当函数写入成功，则返回一个正数，否则返回EOF
- 示例：
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
char str[] = "Hello world!";
fputs(str, pf);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}int main()
{
FILE* pf = fopen("data1.txt", "r");//以读的方式打开文件
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
char str[20] = { 0 };
fgets(str, 5, pf);//将文件中的字符串读入到arr中
//注：这里读取的为5个字节，其中包含字符'\0'
printf("%s\n", arr);//打印出读取后的字符串
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} - 特别注意：
fgets(str, stdin)==gets(str); fputs(str, stdout)==puts(str);
fscanf/fprintf-格式化读写函数
- 定义：
int fscanf( FILE *stream, const char *format [, argument ]... );
int fprintf( FILE *stream, const char *format [, argument ]...);- 注意：
- fscanf函数功能为将格式化的数据获取到目标流中，函数的第一个参数为一个文件流（输入源流），第二个参数输入的参数形式（可以有多个），函数的第三个参数为输入数据的目标地
- fprintf函数功能为将格式化的数据输出到目标流中，函数的第一个参数为一个文件流（目标流），第二个参数输入的参数形式（可以有多个），函数的第三个参数为输入数据的源地
- 示例：
//学生信息
struct student
{
char name[20];
char sex[5];
int age;
int score;
};
//花名册
struct Register
{
struct student data[5];
int num;
}stu;num=0;
void ioinfo(char* str, char* way,struct Register*ptr)
{
//打开文件
FILE* pf = fopen(str, way);
if (pf == NULL)
{
perror("fopen:");
return;
}
//载入数据到内存
for (int i = 0; i < ptr->num; i++)
{
fscanf(pf, "%s %s %d %d",&ptr->data[i].name, &ptr->data[i].sex, &ptr->data[i].age, &ptr->data[i].score);
}
//展示数据
for (int i = 0; i < ptr->num; i++)
{
printf("%s %s %d %d", ptr->data[i].name, ptr->data[i].sex, ptr->data[i].age, ptr->data[i].score);
}
//写入数据
printf("输入写入学生数据个数\n");
scanf("%d", &ptr->num);
for (int i = 0; i < ptr->num; i++)
{
scanf("%s %s %d %d", &ptr->data[i].name, &ptr->data[i].sex, &ptr->data[i].age, &ptr->data[i].score);
}
//输入数据到文件
for (int i = 0; i < ptr->num; i++)
{
fprintf(pf, "%s %s %d %d", &ptr->data[i].name, &ptr->data[i].sex, &ptr->data[i].age, &ptr->data[i].score);
}
fclose(pf);
pf = NULL;
return;
}
- 特别注意：
fscanf(stdin, "%d", &i)==scanf("%d",&i); fprintf(stdout, "%d", i)==printf("%d",i);
sscanf/sprintf函数
- 定义：
int sprintf( char *buffer, const char *format [, argument] ... );
int sscanf( const char *buffer, const char *format [, argument ] ... );- 注意:
- sprintf函数能够将一个格式化的数据以字符串的形式写入到目标地址 buffer 中，函数的第一个参数为转换为字符串的目标地址，第二个参数参考 fprintf 或 printf 函数（三者的此参数一样）
- sscanf函数的功能是能够从字符串 ( buffer ) 中读取格式化的数据，第一个参数为被读取字符串的地址，第二个参数参考fscanf或scanf函数
- 示例：
struct S
{
char name[20];
int age;
char sex[5];
};
int main()
{
struct S s = { "张三",18,"男" };
char buf[100] = { 0 };
sprintf(buf, "%s %d %s", s.name, s.age, s.sex);
printf("%s\n", buf);
struct S s1 = { 0 };
sscanf(buf, "%s %d %s", s1.name, &(s1.age), s1.sex);
printf("%s %d %s", s1.name, s1.age, s1.sex);
return 0;
}注：其实这与sscanf/sprintf函数与fscanf/fprintf函数非常相似，只是一个是输入输出到字符数组中，一个是输入输出到文件流中
scanf/printf、fscanf/fprintf、sscanf/sprintf函数对比
- scanf/printf:
格式化的I/O函数，针对的是标准输入流和输出流
- fscanf/fprintf:
格式化的I/O函数，针对的是所有输入流和输出流
- sscanf/sprintf:
在字符串中提取可格式化的数据输入，把格式化的数据转化为字符串输出
fread/fwrite-数据块读写函数
- 定义：
size_t fread( void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );
size_t fwrite( const void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );- 注意：
- fwrite函数功能为将数据以二进制的形式输出到目标流中，第一个参数为一个指针（输出数据的源地地址），第二个参数为每次输出数据的字节大小，第三个参数为最大的输出次数，第四个参数为数据输出的目标流，返回实际输出的完整次数
- fread函数功能为将数据以二进制的形式从源流输入到目标地址，第一个参数为一个指针（输入数据的目标地址），第二个参数为每次输入数据的字节大小，第三个参数为最大的输入次数，第四个参数为数据输入的源流，返回实际输入完整次数
- 示例:
//通讯录（输入输出数据）
//加载通讯录数据
void LoadContact(struct Contact*p)
{
//rb：以只读的方式打开一个二进制文件
FILE* pf = fopen("contact.txt","rb");
if (pf == NULL)
{
perror("Loadcontact");
return;
}
//暂时保存数据
struct Peoinfo tmp = { 0 };
//fread:二进制输入（输入的数据完整则返回1，否则返回0）
while (fread(&tmp, sizeof(struct Peoinfo), 1, pf))
{
//输入时判断是否需要增容
CheakContact(p);
p->data[p->sz] = tmp;
p->sz++;
}
//释放
fclose(pf);
pf = NULL;
return;
}
//保存通讯录数据
void SaveContact(struct Contact* p)
{
//fopen函数：找到指定文件并返回文件的地址
//wb:以只写的方式打开(为了输出数据，打开一个二进制文件)
FILE* pf = fopen("contact.txt", "wb");
if (pf == NULL)
{
//打开失败则打印错误信息
perror("SaveContact");
return;
}
for (int i = 0; i < p->sz; i++)
{
//fwrite：二进制输出
fwrite(p->data+i, sizeof(struct Peoinfo), 1, pf);
}
//用完pf后进行释放
fclose(pf);
pf = NULL;
return;
}文件的随机读写
fseek函数
- 作用：
根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针
注：每当读取文件的数据时，文件指针会指向下一个空间地址
- 定义:
int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );- 注意：
第一个参数为文件流，第二个为偏移位置大小，第三个参数为起始位置
- 规定：
文件开始位置：SEEK_SET（offset取值为正） 文件当前位置：SEEK_CUR（offset取值可正可负） 文件结束位置：SEEK_END（offset取值为负）
- 示例：
/* fseek example */
#include <stdio.h>
int main ()
{
FILE * pFile;
//相对路径（在当前文件中查找和创建）
pFile = fopen ( "example.txt" , "wb" );
fputs ( "This is an apple." , pFile );
fseek ( pFile , 9 , SEEK_SET );
fputs ( " sam" , pFile );
fclose ( pFile );
return 0;
}- 结果：
ftell函数
- 作用：
返回文件指针相对于起始位置的偏移量
- 定义：
long int ftell ( FILE * stream );- 示例：
/* ftell example : getting size of a file */
#include <stdio.h>
int main ()
{
FILE * pFile;
long size;
pFile = fopen ("myfile.txt","rb");
if (pFile==NULL)
perror ("Error opening file");
else
{
//获取文件字节大小
fseek (pFile, 0, SEEK_END); // non-portable
size=ftell (pFile);
fclose (pFile);
printf ("Size of myfile.txt: %ld bytes.\n",size);
}
return 0;
}rewind函数
- 作用：
让文件指针的位置回到文件的起始位置
- 定义：
void rewind ( FILE * stream );- 示例：
/* rewind example */
#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);
//回到起始位置，再进行读取
rewind (pFile);
fread (buffer,1,26,pFile);
fclose (pFile);
//读取后不会添加'\0'（用puts需要结束符）
buffer[26]='\0';
puts (buffer);
return 0;
}文本文件和二进制文件
分类(根据数据的组织形式)
二进制文件
数据在内存中以二进制的形式存储，不加转换的输出到外存如果要求在外存上以（看不懂，需要使用二进制编译器阅读才能看得懂）
文本文件
以ASCII码的形式存储，需要在存储前转换（可以看得懂）
数据在内存中的存储形式
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
- 示例：整数10000
#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;
}
文件读取结束的判断
feof函数
作用：用于判断是否为遇到文件末尾结束（如果文件指针为文件末尾则返回非零，否则返回零）
ferror函数
作用：用于判断是否遇到错误而读取失败结束（如果遇到错误返回非零，否则返回零）
读取结束判断方向
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
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
- 示例1：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);
}- 示例2：二进制文件
#include <stdio.h>
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 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);
}文件缓冲区
- 概念：
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）
注：缓冲区的大小根据C 编译系统决定的
- 示例：可以自行测试
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
//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);
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;
}- 结论：
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，可能导致数据丢失）
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