文件

Posted Sep 26, 2023

By Clint luo 20 min read

文件的基本知识

什么是文件

程序文件：源程序文件(.c)、目标文件(.obj)、可执行文件(.exe)—即程序代码
数据文件：不是程序，而是供程序运行读写的数据—即数据
操作系统把各种设备都统一作为文件来处理
文件一般是指存储再外部介质上数据的集合
数据流即数据的输入输出

文件名

文件路径
文件名主干
文件后缀

文件分类

ASCII文件（文本文件） text file：每一个字节存放一个字符ASCII字
二进制文件（映像文件）image file：存储在内存的数据映像

如果要求在外存上以ASCII代码形式存储，则需要在存储前进行转换
字符一律ascii形式存储
数值型可以ascii或者二进制形式存储

比较：

二进制节省外存的空间和转换时间
ASCII形式输出字节与字符一一对应，一个字节代表一个字符，便于输出字符；
但是一般占存储空间比较多，而且需要花费转换时间

文件缓冲区

ANSI C 采用”缓冲文件系统”处理文件

每个文件在内存中只有一个缓冲区
在向文件输出数据时，作为输出缓冲区
在向文件输入数据时，它作为输入缓冲区

文件类型指针

  
typedef struct { 
　　int level;     /* fill/empty level of buffer */ 
　　unsigned flags;     /* File status flags */ 
　　char fd;     /* File descriptor */ 
　　unsigned char hold;     /* Ungetc char if no buffer */ 
　　int bsize;     /* Buffer size */ 
　　unsigned char _FAR *buffer;     /* Data transfer buffer */ 
　　unsigned char _FAR *curp;     /* Current active pointer */ 
　　unsigned istemp;     /* Temporary file indicator */ 
　　short token;     /* Used for validity checking */ 
} FILE;     /* This is the FILE object */

打开与关闭文件

fopen

  
FILE *fopen(const char *filename, const char *mode)

Parameters

filename − This is the C string containing the name of the file to be opened.
mode − This is the C string containing a file access mode. It includes −

参数	作用
r	以只读方式打开文件，该文件必须存在。
r+	以读/写方式打开文件，该文件必须存在。
rb+	以读/写方式打开一个二进制文件，只允许读/写数据。
rt+	以读/写方式打开一个文本文件，允许读和写。
w	打开只写文件，若文件存在则文件长度清为零，即该文件内容会消失；若文件不存在则创建该文件。
w+	打开可读/写文件，若文件存在则文件长度清为零，即该文件内容会消失；若文件不存在则创建该文件。
a	以附加的方式打开只写文件。若文件不存在，则会创建该文件；如果文件存在，则写入的数据会被加到文件尾后，即文件原先的内容会被保留（EOF 符保留）。
a+	以附加方式打开可读/写的文件。若文件不存在，则会创建该文件，如果文件存在，则写入的数据会被加到文件尾后，即文件原先的内容会被保留（EOF符不保留）。
wb	以只写方式打开或新建一个二进制文件，只允许写数据。
wb+	以读/写方式打开或新建一个二进制文件，允许读和写。
wt+	以读/写方式打开或新建一个文本文件，允许读和写。
at+	以读/写方式打开一个文本文件，允许读或在文本末追加数据。
ab+	以读/写方式打开一个二进制文件，允许读或在文件末追加数据。

函数的返回值：则表示打开成功后的文件指针，格式为FILE类型，是一个结构体类型，供后面使用，如果打开失败，则返回NULL。

如果我们现在想打开一个D盘根目录下的abc.dat，并且想读出该文件里的数据，那么我们可以这样写：

  
FILE *fp;
fp=fopen("d:\\abc.dat","r")
//后面通过fp指针开始读文件

- 1. 该文件的目录是绝对路径，因此这样写，如果不写盘符比如abc.dat则表示相对路径，表示与本程序同目录下。

- 2. 路径中的反斜杠虽然只有一个，但这里打了两个，原因在于C语言字符串中对反斜杠要当作转义字符处理，因此要用两个反斜杠才能表示一个。

- 3. 一旦以r也就是只读的方式打开文件，后面则不允许写数据，否则会出错，一定要保持一致！

fclose

  
int fclose( FILE *fp );
//返回值为整型，如成功关闭则返回0，失败则返回-1。

顺序读写文件

向文件读写字符

这里的数据以acsii码形式存储，即整型

fgetc

  
int fgetc (FILE *fp);

返回值: 读取成功时返回读取到的字符，读取到文件末尾或读取失败时返回EOF。
EOF 不绝对是 -1，也可以是其他负数，这要看编译器的实现。

  
char ch;
FILE *fp = fopen("D:\\demo.txt", "r+");
ch = fgetc(fp);

在文件打开时，该指针总是指向文件的第一个字节。
使用 fgetc() 函数后，该指针会向后移动一个字节，所以可以连续多次使用 fgetc() 读取多个字符。
注意：这个文件内部的位置指针与C语言中的指针不是一回事。位置指针仅仅是一个标志，表示文件读写到的位置，也就是读写到第几个字节，它不表示地址。文件每读写一次，位置指针就会移动一次，它不需要你在程序中定义和赋值，而是由系统自动设置，对用户是隐藏的。

  
#include<stdio.h>
int main(){
    FILE *fp;
    char ch;
   
    //如果文件不存在，给出提示并退出
    if( (fp=fopen("D:\\demo.txt","rt")) == NULL ){
        puts("Fail to open file!");
        exit(0);
    }

    //每次读取一个字节，直到读取完毕
    while( (ch=fgetc(fp)) != EOF ){
        putchar(ch);
    }
    putchar('\n');  //输出换行符

    fclose(fp);
    return 0;
}

fputc

  
int fputc ( int ch, FILE *fp );

参数 char – 这是要被写入的字符。该字符以其对应的 int 值进行传递。 fp – 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要被写入字符的流。
返回值如果没有发生错误，则返回被写入的字符。如果发生错误，则返回 EOF，并设置错误标识符。

  
#include <stdio.h>
 
int main ()
{
   FILE *fp;
   int ch;
 
   fp = fopen("file.txt", "w+");
   for( ch = 33 ; ch <= 100; ch++ )
   {
      fputc(ch, fp);
   }
   fclose(fp);
 
   return(0);
}

c语言中，已经在头文件中把fputc和fgetc函数定义为宏putc和getc

 #define putc(ch,fp) fputc(ch,fp)
 #define getc(fp) fget(fp)

向文件读写字符串

fgets

文件 -- > 字符数组str

函数原型

  
char *fgets(char *str,int n,FILE*fp)
//n是要求得到的字符个数
//实际上只有n-1个字符
//加上`\0`

fputs

字符数组\字符串常量\字符型指针 -- > 文件

  
int fputs(char *str,FILE *fp)

格式化的方式读写文本文件

fscanf(文件指针，格式化字符串，输入表列)

  
fscanf(fp,"%d,%f",&i,&f);

fprintf(文件指针，格式化字符串，输出表列)

  
fprintf(fp,"%d,%f",i,f);

fprintf和fscanf函数对磁盘读写
需要将ASCII码转化为二进制形式
再保存在内存变量中
输出时又要再把二进制形式转化为字符
花费时间较多

用二进制方式向文件读写一组数据

`fread(buffer,size,count,fp)`

`fwrite(buffer,size,count,fp)`

getw

putw

  
// #include <stdio.h>
// size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
// size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

buffer : 读入数据的存储区地址 / 以此地址开始的存储区
size: 要读写的字节数
count: 读入数据项个数（每个数据项长度为size)
fp:FILE文件类型指针

打开文件时，指定使用二进制文件，则fread和fwrite就可以读写任何文件

  
   
struct  Student_type
{
    char name[10];
    int num;
    int age;
    char addr[10];
}stud[40];

for (i=0;i<40;i++)
//从文件中读取数据到结构体中
{    fread(&stud[i],sizeof(struct Student_type),1,fp);
}
//将内存中的数据写入到文件中
fwrite(&stud,sizeof(struct(Student_type),1,fp));

//补充，以上函数如果执行成功，则返回输入、输出数据项的个数

对 EOF 的说明

EOF 本来表示文件末尾，意味着读取结束，但是很多函数在读取出错时也返回 EOF，那么当返回 EOF 时，到底是文件读取完毕了还是读取出错了？

我们可以借助 stdio.h 中的两个函数来判断，分别是 feof() 和 ferror()。

feof()

用于检测文件流是否到达了文件末尾（EOF），函数的原型如下：

  
int feof(FILE *stream);

参数 stream 是一个指向 FILE 类型的指针，表示要检查的文件流。
返回值如果文件流位于文件末尾，则该函数返回非零值。否则，返回零。
注意 feof() 仅在尝试读取已到达文件尾之后的数据时才返回非零值，仅到达文件尾但未尝试读取的情况下，并不会导致 feof() 返回非零值。

  
#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file;
    char ch;

    // 以读取模式打开文件
    file = fopen("example.txt", "r");
    if (file == NULL) {
        perror("文件打开失败");
        return 1;
    }

    // 循环读取文件，直到到达文件尾
    while (1) {
        ch = fgetc(file);
        if (feof(file)) {
            break; // 如果到达文件尾，跳出循环
        }
        printf("%c", ch); // 打印字符
    }

    // 关闭文件
    fclose(file);

    return 0;
}

ferror()

-ferror() 函数用来判断文件操作是否出错，它的原型是：

  
int ferror ( FILE *fp );

  
#include<stdio.h>
int main(){
    FILE *fp;
    char ch;
  
    //如果文件不存在，给出提示并退出
    if( (fp=fopen("D:\\demo.txt","rt")) == NULL ){
        puts("Fail to open file!");
        exit(0);
    }

    //每次读取一个字节，直到读取完毕
    while( (ch=fgetc(fp)) != EOF ){
        putchar(ch);
    }
    putchar('\n');  //输出换行符

    if(ferror(fp)){
        puts("读取出错");
    }else{
        puts("读取成功");
    }

    fclose(fp);
    return 0;
}

随机读写数据文件

随机访问：可以对任何位置上的数据进行访问

文件位置标记及其定位

文件位置标记 – 文件指针

一般情况（顺序读写）：
- 对字符进行顺序读写,文件位置指向文件开头，文件位置标记会自动向后移动一个位置。
- 直到所有的数据写完，此时文件位置标记在最后一个数据之后。
随机读写：
- 人为地移动文件标记的位置。
流式文件即可以随机读写，又可以顺序读写
关键在于控制文件的位置标记

文件位置标记的定位

rewind函数–使文件位置标记指向文件开头

  
void rewind ( FILE *fp );

fseek函数 – 改变文件位置标记调用形式: fseek(文件指针,位移量,起始点)
1 int fseek ( FILE *fp, long offset, int origin );
- 参数说明：
  1) fp 为文件指针，也就是被移动的文件。
  2) offset 为偏移量，也就是要移动的字节数。之所以为 long 类型，是希望移动的范围更大，能处理的文件更大。offset 为正时，向后移动；offset 为负时，向前移动。
  3) origin 为起始位置，也就是从何处开始计算偏移量。C语言规定的起始位置有三种，分别为文件开头、当前位置和文件末尾，每个位置都用对应的常量来表示：
  起始点常量名常量值
  文件开头 SEEK_SET 0
  当前位置 SEEK_CUR 1
  文件末尾 SEEK_END 2
  例如，把位置指针移动到离文件开头100个字节处： fseek(fp, 100L, 0); 值得说明的是，fseek() 一般用于二进制文件，在文本文件中由于要进行转换，计算的位置有时会出错。
ftell函数 – 测定文件位置标记的当前位置
- 如果调用函数出错，返回-1L(fp文件指针不存在)

起始点	常量名	常量值
文件开头	SEEK_SET	0
当前位置	SEEK_CUR	1
文件末尾	SEEK_END	2

随机读写

  
/*
例：10.6 在磁盘文件中存有10个学生数据。要求将1，2，5，7，9个学生
数据输入计算机，并在屏幕上显示出来
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

struct Student_type  //学生数据类型
{
    char name[10];
    int num;
    int age;
    char addr[15];

}stud[10];


int main(int argc, char const *argv[])
{
    int i;
    FILE *fp;
    struct Student_type * p;
    if((fp = fopen("stu.dat","rb"))==NULL)
    {
        printf("cannot open file\n");
        exit(0);
    }    
    for(p=stud; p<stud+10; p+=2)
    {
        fseek(fp,(p-stud)*sizeof(struct Student_type),0);
        //0 -- origin
        //1 -- current
        //2 -- end
        fread(p,sizeof(struct Student_type),1,fp); 
        //将一个数据块读入结构体变量
        
        printf("%s\t%d\t%d\t%s\n",p->name,p->num,p->age,p->addr);
         
    }
    
    fclose(fp);
    return 0;
}

//输出
Zhagmg  1001    19      room01
Tan     1001    19      room01
Li      1001    19      room01
Zhen    1001    19      room01
Qin     1001    19      room01

文件读写出错检测

ferror函数 – 错误流检查函数
- 如果ferror 返回值为0 （假），表示未出错；如果返回一个非零值，表示出错。
clearerr函数 – 使文件错误标志和文件结束标志置为0
- 假设在调用一个输入输出，函数时出现错误， ferror 函数值为一个非零值。应该立即涸用clearerr(fp) ，使ferror( fp ) 的值变成0 ，以便再进行下一次的检测。
- 只要出现文件读写出错标志，它就一直保留，直到对同一文件调用clearerr 函数或 rewind 函数．或任何其他一个输入输出函数。

C, File

file

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