文件操作(C语言)

简介: 文件操作(C语言)

1. 为什么使用文件?

如果没有文件,我们写的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。

2. 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)。

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。


本文讨论的是数据文件。

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,运行结果显示到显示器上。其实有时候我们会把信息输出到磁盘上,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。

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的文件中,就是二进制文件。

如果要求在外存上以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。

一个数据在文件中是怎么存储的呢?

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。

如有整数10000,如果以ASCII码的形式输出到磁盘,则磁盘中占用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。

#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;
}

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,我们抽象出了流的概念,我们可以把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,向屏幕上输出数据,并没有打开流呢?

那是因为C语言程序在启动的时候,默认打开了3个流:

• stdin - 标准输入流,在大多数的环境中从键盘输入,scanf函数就是从标准输入流中读取数据。

• stdout - 标准输出流,大多数的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。

这是默认打开了这三个流,我们使用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语言中,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。该结构体类型是由系统声明的,取名 FILE


例如,Clion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;

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,这样使用起来更加方便。

下面我们可以创建一个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:

4.3 文件的打开与关闭

文件在读写之前应该先打开文件,在使用结束之后应该关闭文件。

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,也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 )
#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;
}

5. 文件的随机读写

5.1 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 ( FILE * stream, long int offset, 1 int origin );

5.2 ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

long int ftell 1 ( FILE * stream );

5.3 rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置

void rewind 1 ( FILE * stream );
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