【文件操作】

目录

1. 为什么使用文件
2. 什么是文件
3. 二进制文件和文本文件
4. 文件的打开和关闭
5. 文件的顺序读写
6. 文件的随机读写
7. 文件读取结束的判定
8. 文件缓冲区

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1. 为什么使用文件

如果没有文件，我们写的程序数据时存储在电脑内存中，如果程序退出，内存回收，数据就丢失了，等再次运行，是看不到上次程序的数据的，如果将数据进行持久化的保存，可以使用文件

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

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，运行的结果显示在显示器上

其实有时候我们会把信息输出到键盘上，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的文件

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：文件路劲+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. 二进制文件和文本文件

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

如果需要在外存上以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，以ASCII形式输出到磁盘，占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

ASCII实际上存的是对应的ascii值，而二进制存储就是原模原样

4. 文件的打开和关闭

4.1 流和标准流

4.1.1 流

我们程序的数据需要输出到各种外部设备，也需要从外部设备获取数据，不同的外部设备的输入输出操作各不相同，为了方便程序员对各种设备进行方便的操作，抽象出了流的概念，可以吧流想象成流淌着字符的河

c程序针对文件、画面、键盘等的数据输入输出操作都是通过流操作的

一般情况下，我们要想向流里写数据，或者从流中读取数据，都是要打开流，然后操作

4.1.2 标准流

那为什么我们从键盘输入数据，向屏幕输出数据，没有打开流呢？

那是因为c语音程序启动的时候，默认打开了3个流：

• stdin - 标准输入流，在大多环境中从键盘输入，scanf函数就是从标准输入流中读取数据
• stdout - 标准输出流，大多数环境中输出至显示器界面，printf函数就是将信息输出到标准输出流中
• stderr - 标准错误流，大多数环境中输出到显示器界面

这是默认打开了三个流，使用scanf、printf等函数就可以直接进行输入输出操作的

stdin、stdout、stderr三个流的类型是：FILE*，通常称为文件指针

c语音中，就是通过FILE*的文件指针来维护流的各种操作的

4.2 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。该结构体类型由系统声明，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 ;

不同的c编译器的FILE类型内容不完全相同,但大同小异

每当打开一个文件，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，使用起来更方便

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）。通过该文件信息区的信息能够访问该文件。也就是说，通过文件指针变量能够间接找到关联的文件

4.3 文件的打开和关闭

文件在读写之前应该先打开文件，在使用结束之后关闭文件

编写程序的时候，打开文件的同时，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关闭文件

//打开文件
FILE* fopen ( const char * filename, const char * mode ) ;

//关闭文件
Int fclose ( FILE * stream ) ;

mode表示文件的打开模式,下面都是文件的打开模式:

例子

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);
}

5. 文件的顺序读写

5.1 函数介绍

上面说的适用于所有输入流一般指适用于标准输入流和其他输入流（如文件输入流）；所有输出流一般指适用于标准输出流和其他输出流（如文件输出流）

5.2 对比一组函数

scanf/fscanf/sscanf
printf/fprintf/sprintf

fscanf，fprintf可以指定输入输出流

sscanf和sprintf用于格式化到字符串中，可以看它的参数内容

…的意思是可变参数列表，参数的个数可以根据情况改变

6. 文件的随机读写

6.1 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 ) ;

例字:

FILE* pFile;
pFile = fopen("example.txt", "wb");
fputs("this is an apple", pFile);
fseek(pFile, 9, SEEK_SET);
fputs("sam", pFile);
fclose(pFile);

6.2 ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

long int ftell ( FILE* stream ) ;

例子:

FILE* pFile;
long size;
pFile = fopen("myfile.txt", "rb");
if (pFile == NULL)
	perror("Error opening file");
else
{
	fseek(pFile, 0, SEEK_END); // non-portable
	size = ftell(pFile);
	fclose(pFile);
	printf("Size of myfile.txt: %ld bytes.\n", size);
}

6.3 rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置

void rewind ( FILE* stream ) ;

例子:

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';
printf(buffer);

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函数的返回值来判断文件的结束

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

1. 文本文件读取是否结束，判断返回值是否是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

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

文本文件的例子：

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/0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);

二进制文件的例子

enum { SIZE = 5 };

double a[SIZE] = { 1.,2.,3.,4.,5. };
FILE* fp = fopen("test.bin", "wb");
fwrite(a, sizeof* a, SIZE, fp);
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 handing
{
	if (feof(fp))
		printf("error reading test.bin:unexpected edn 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"处理数据文件。所谓缓冲文件就是系统自动的在内存中为程序中每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先送到内存的缓冲区中，装满缓冲区后一起送到磁盘上。如果从磁盘向缓冲区逐个的将数据送到程序数据区（程序变量等）。缓冲区的大小根据编译系统决定

我们在写入磁盘文件的时候，并不会立马写入到文件中，只会在缓冲区存满的时候才会写入文件，但这样如果断电数据就会丢失，并且不能及时更新数据。所以可以用刷新缓冲区的方法及时写入，刷新缓冲区的方法有三个
fflush (FILE* stream)
rewind (stdin)
fclose自动刷新

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,发现没有内容\n");
Sleep(10000);
printf("刷新缓冲区\n");
fflush(pf);//刷新缓冲区时,才将数据写到文件
//注:有的版本可能无效
Sleep(10000);
fclose(pf);
//注:fclose在关闭文件的时候,也会刷新缓冲区
pf = NULL;