C语言进阶之文件操作及改造通讯录(上)

简介: 我们前面学习结构体时,写通讯录的程序,当通讯录运行起来的时候,可以给通讯录中增加、删除数据,此时数据是存放在内存中,当程序退出的时候,通讯录中的数据自然就不存在了,等下次运行通讯录程序的时候,数据又得重新录入,如果使用这样的通讯录就很难受。

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1.为什么使用文件


我们前面学习结构体时,写通讯录的程序,当通讯录运行起来的时候,可以给通讯录中增加、删除数据,此时数据是存放在内存中,当程序退出的时候,通讯录中的数据自然就不存在了,等下次运行通讯录程序的时候,数据又得重新录入,如果使用这样的通讯录就很难受。


我们在想既然是通讯录就应该把信息记录下来,只有我们自己选择删除数据的时候,数据才不复存在。这就涉及到了数据持久化的问题,我们一般数据持久化的方法有,把数据存放在磁盘文件、存放到数据库等方式。


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。


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


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。


在之前的文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. 文件的打开和关闭


3.1 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,VS2019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找到与它关联的文件。


3.2 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。

ANSIC 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 );
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 建立一个新的文件
“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:


//相对路径
FILE* pf = fopen("..\\Debug\\data.txt", "w");
//绝对路径
//C:\Users\Administrator\Desktop\data.txt
FILE* pf = fopen("C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\data.txt", "w");


#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;
}


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4. 文件的顺序读写


4.1 顺序读写函数介绍


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
文本行输入函数 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


举例:

fgetc


#include <stdio.h>
int main()
{
  //读文件
  int ch = fgetc(stdin);
  printf("%c\n", ch);
  ch = fgetc(stdin);
  printf("%c\n", ch);
  ch = fgetc(stdin);
  printf("%c\n", ch);
  ch = fgetc(stdin);
  printf("%c\n", ch);
  return 0;
}

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fputc


int main()
{
  FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
  if (pf == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //写文件
  fputc('a', pf);
  fputc('b', pf);
  fputc('c', pf);
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 26; i++)
  {
    fputc('a'+i, stdout);
  }
  //关闭文件
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}


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fputs


int main()
{
  FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
  if (NULL == pf)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //写文件 - 写一行
  fputs("hello world\n", pf);
  fputs("hello vs2022\n", pf);
  //关闭文件
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}

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fgets


#include <stdio.h>
int main()
{
  FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
  if (NULL == pf)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //读文件 - 读一行
  char arr[30] = { 0 };
  fgets(arr, 30, pf);
  printf("%s", arr);
  fgets(arr, 30, pf);
  printf("%s", arr);
  //关闭文件
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}


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下面我们对比

printf/fprintf/sprintf

scanf/fscanf/sscanf

分别有什么不同的作用

printf


int printf ( const char * format, ... );


将按格式指向的 C 字符串写入标准输出 (stdout)。如果 format 包含格式说明符(以 % 开头的子序列),则格式后面的其他参数将被格式化并插入到生成的字符串中,替换其各自的说明符。


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返回值


成功后,将返回写入的字符总数。


如果发生写入错误,则设置错误指示器(ferror)并返回负数。


如果在写入宽字符时发生多字节字符编码错误,errno 将设置为 EILSEQ 并返回负数


fprintf


int fprintf ( FILE * stream, const char * format, ... );


将按格式指向流的 C 字符串写入流。如果 format 包含格式说明符(以 % 开头的子序列),则格式后面的其他参数将被格式化并插入到生成的字符串中,替换其各自的说明符。


在 format 参数之后,函数至少需要与格式指定的一样多的其他参数。


返回值


成功后,将返回写入的字符总数。


如果发生写入错误,则设置错误指示器(ferror)并返回负数。


如果在写入宽字符时发生多字节字符编码错误,errno 将设置为 EILSEQ 并返回负数。

示例:


struct S
{
  int a;
  float s;
};
int main()
{
  FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
  if (NULL == pf)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //写文件
  struct S s = { 100, 3.14f };
  fprintf(pf, "%d %f", s.a, s.s);
  //关闭文件
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}


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scanf


int scanf ( const char * format, ... );


从 stdin 读取数据,并根据参数格式将它们存储到附加参数所指向的位置。


其他参数应指向格式字符串中相应格式说明符指定的类型的已分配对象。


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返回值


成功后,该函数返回成功填充的参数列表的项数。此计数可以与预期的项目数匹配,也可以由于匹配失败、读取错误或文件末尾的到达而减少(甚至为零)。


如果发生读取错误或在读取时到达文件末尾,则会设置正确的指示器(feof 或 ferror)。并且,如果在成功读取任何数据之前发生任一情况,则返回 EOF。


如果在解释宽字符时发生编码错误,该函数会将 errno 设置为 EILSEQ。

fscanf


int fscanf ( FILE * stream, const char * format, ... );


从流中读取数据,并根据参数格式将其存储到附加参数指向的位置。


其他参数应指向格式字符串中相应格式说明符指定的类型的已分配对象。


返回值


成功后,该函数返回成功填充的参数列表的项数。此计数可以与预期的项目数匹配,也可以由于匹配失败、读取错误或文件末尾的到达而减少(甚至为零)。


如果发生读取错误或在读取时到达文件末尾,则会设置正确的指示器(feof 或 ferror)。并且,如果在成功读取任何数据之前发生任一情况,则返回 EOF。


如果在解释宽字符时发生编码错误,该函数会将 errno 设置为 EILSEQ。


示例:


//文件是由上面的fprintf示例生成
struct S
{
  int a;
  float s;
};
int main()
{
  FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
  if (NULL == pf)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //写文件
  struct S s = {0};
  fscanf(pf, "%d %f", &(s.a), &(s.s));
  printf("%d %f", s.a, s.s);
  //关闭文件
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}


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sprintf


int sprintf ( char * str, const char * format, ... );


使用与在 printf 上使用格式时打印的文本相同的文本组成字符串,但内容不是打印,而是作为 C 字符串存储在 str 指向的缓冲区中。


缓冲区的大小应足够大,以包含整个生成的字符串。


终止空字符会自动追加到内容之后。


在 format 参数之后,该函数至少需要与格式所需的其他参数一样多。


返回值


成功后,将返回写入的字符总数。此计数不包括自动追加在字符串末尾的其他 null 字符。

失败时,返回负数。


sscanf


int sscanf ( const char * s, const char * format, ...);


从 s 读取数据并根据参数格式将它们存储到附加参数给出的位置,就像使用 scanf 一样,但从 s 而不是标准输入 (stdin) 读取。


其他参数应指向格式字符串中相应格式说明符指定的类型的已分配对象。


返回值


成功后,该函数返回参数列表中成功填充的项数。此计数可以与预期的项目数匹配,或者在匹配失败的情况下更少(甚至为零)。

如果在成功解释任何数据之前输入失败,则返回 EOF。


示例:


struct S
{
  int a;
  float s;
  char str[10];
};
int main()
{
  char arr[30] = { 0 };
  struct S s = { 100, 3.14f, "hehe" };
  struct S tmp = {0};
  sprintf(arr, "%d %f %s", s.a, s.s, s.str);
  sscanf(arr, "%d %f %s", &(tmp.a), &(tmp.s), tmp.str);
  printf("%d %f %s\n", tmp.a, tmp.s, tmp.str);
  return 0;
}


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fwrite


size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );


将计数元素数组(每个元素的大小为字节)从 ptr 指向的内存块写入流中的当前位置。


流的位置指示器按写入的总字节数前进。


在内部,该函数解释所指向的块,就好像它是一个类型的元素数组,并按顺序写入它们,就好像为每个字节调用一样。


返回值


返回成功写入的元素总数。

如果此数字与 count 参数不同,则写入错误阻止函数完成。在这种情况下,将为流设置错误指示器(ferror)。

如果大小或计数为零,则该函数返回零,错误指示器保持不变。

size_t 是无符号整数类型。


示例:


struct S
{
  int a;
  float s;
  char str[10];
};
int main()
{
  struct S s = { 99, 6.18f, "bit" };
  FILE* pf = fopen("data.txt", "wb");
  if (pf == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //写文件
  fwrite(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}

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因为是以二进制编码形式存入,所以使用文本编辑器打开是乱码

我们可以将其添加到vs


2a063b27a00c49eda17ceef7878fd509.png

ebaab3f6446e44e9abca439d170b23ac.png

4ffe9f177ce54d349fbcd84644c3f324.png


这里每个字节的十六进制对应的ASCII码值即为对应字符。


fread


size_t fread ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );


从流中读取计数元素数组,每个元素的大小为字节,并将它们存储在 ptr 指定的内存块中。


流的位置指示器按读取的总字节数前进。


如果成功,则读取的总字节数为(大小*计数)。


返回值


返回成功读取的元素总数。

如果此数字与 count 参数不同,则表示读取时发生读取错误或到达文件末尾。在这两种情况下,都会设置正确的指标,可以分别用 ferror 和 feof 进行检查。

如果大小或计数为零,则该函数返回零,并且流状态和 ptr 指向的内容保持不变。

size_t 是无符号整数类型。


示例:


struct S
{
  int a;
  float s;
  char str[10];
};
int main()
{
  struct S s = { 0 };
  FILE* pf = fopen("data.txt", "rb");
  if (pf == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //读文件
  fread(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
  printf("%d %f %s\n", s.a, s.s, s.str);
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}

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