还在为每次打开程序的输入烦恼吗,这篇文章让你不在迷茫

简介: 在之前我们编写的程序中,我们总要录入一些数据给予程序用于计算,但是当我们退出程序后录入的数据会销毁,因为此时数据都是存放在内存中。等到下次再运行程序时,数据又得从新录入,这样就非常的难受。

在之前我们编写的程序中,我们总要录入一些数据给予程序用于计算,但是当我们退出程序后录入的数据会销毁,因为此时数据都是存放在内存中。等到下次再运行程序时,数据又得从新录入,这样就非常的难受。


我们就得想一种办法,使录入的数据可以让数据持久化,这时我就就可以使用文件操作,把录入的数据存放到文件中,这样就可以使输入的数据持久保存,等到下次打开程序就可以继续使用文件中的数据,非常好用!!!


下面让我们深入了解文件。


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)。


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。


这篇博客我们讨论的是数据文件


在之前的内容中我们处理数据的输出输入全部是以终端为对象,即终端的键盘输入数据,运行结果输出到显示屏上。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。


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


一般情况下同一个路径下的文件名是唯一的不可以重复!


为了方便起见,文件标识常被称为文件名。


文件的打开和关闭


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,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;

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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。


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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 );


在fopen函数中第一个参数非常的明显,就是创建一个文件名,一般用字符串来表示。但是第二个参数是什么意思呢?这里对应的是文件的打开方式。打开方式如下:


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


下面我们将进行使用:


#include<stdio.h>
int main()
{
  FILE* fp = fopen("data.txt", "r");
  if (fp == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //读文件
  //关闭文件
  return 0;
}


在当前路径下,我们以只读形式“r“打开data.txt文件。但是此路径中我们没有创建data.txt文件,所以FILE*fp会接收一个空指针,我们使用if进行判断,并且用perror函数进行错误打印,我们就可以看到:


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但如果我们在此路径下创建一个文件再次进行只读打开时,会是怎么样呢?

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代码不会报错,正常运行。


#include<stdio.h>
int main()
{
  FILE* fp = fopen("data.txt", "w");
  if (fp == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //读文件
  //关闭文件
  return 0;
}


我们将代码不变,只是将只读模式换成只写模式,如果在路径下没有此文件,就会新创建一个文件。


而关闭文件就非常简单了,使用fclose函数将文件指针放入即可。最后别忘了将关闭文件后的指针置为空指针。


#include<stdio.h>
int main()
{
  FILE* fp = fopen("data.txt", "w");
  if (fp == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //读文件
  //关闭文件
    fclose(fp);
    fp = NULL;
  return 0;
}


那我们应该怎么读写文件呢?这里分为两种方式:1.顺序读写2.随机读写。


文件的顺序读写


顺序读写函数介绍


我们在之前所用的scanf函数printf函数为什么不用打开标准输入流标准输出流,直接在函数中输入输出想要的内容即可。因为C语言程序中只要运行起来,默认就打开3个流。标准输出流stdin标准输出流stdout和标准错误流strerr。所以我们不需要再打开,但是文件输入输出就必须打开数据流。


aef4354ac8a64f27a6ce4af5cf481ecd.png


c65d3786219041b88f3f483d67094c1c.png


我们来一一解释一下上面的函数:


fgetc、fputc函数是针对所有输入输出流的,我们既可以使用标准输入输出流也可以对文件使用。


e42761123ca9466bbc0fdc83b7a37ecf.png


fputc是将想要的字符作为参数,后面的参数是文件指针,指向将要写入的文件中。如果我们想在屏幕输出可以使用stdout进行。


#include<stdio.h>
int main()
{
  FILE* fp = fopen("data.txt", "w");
  if (fp == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //读文件
  fputc('w', fp);
  //关闭文件
  fclose(fp);
  fp = NULL;
  return 0;
}


我们将w字符输入到文件data.txt文件中去,我们可以在相同路径下找到此文件看内容:


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这样我们就可以内容录入到文件中了。现在我们想读取文件中的内容只需要使用fgetc函数将文件的指针给予即可。


int main()
{
  FILE* fp = fopen("data.txt", "w");
  if (fp == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //读文件
  for (int i = 0; i < 3; i++)
  {
    fputc('a' + i, fp);
  }
  //关闭文件
  fclose(fp);
  fp = NULL;
  return 0;
}


我们利用for循环可以进行连续输入abc。


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这就是顺序读写。


fgetc函数就是读入文件内容的函数。返回值就是每次读取内容的数。


int main()
{
  FILE* fp = fopen("data.txt", "r");
  if (fp == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //读文件
  for (int i = 0; i < 3; i++)
  {
    int ch = fgetc(fp);
    printf("%c ", ch);
  }
  //关闭文件
  fclose(fp);
  fp = NULL;
  return 0;
}


刚才在data.txt文件中存放的内容为abc,fgetc读取也是顺序读取,我们利用for循环读取三次就可以将内容从文件中读取。


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接下来是文本行输入输出函数fgets、fputs。它们也是针对全部输入输出流。


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fputs函数与fputc函数差不多,只不过第一个参数为字符串。第二个文件就是想要输入的到位置指针,既可以是屏幕stdout也可以是文件。


int main()
{
  FILE* fp = fopen("data.txt", "w");
  if (fp == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //写文件
  fputs("hello world", fp);
  fputs("hehe", fp);
  //关闭文件
  fclose(fp);
  fp = NULL;
  return 0;
}


我们将hello world和hehe这两个字符串输入到data.txt文件中。那么在文件中这两个字符串是放在一行还是两行呢?


是放在一行的,所以想要换行时我们得自己加换行符\n。


int main()
{
  FILE* fp = fopen("data.txt", "w");
  if (fp == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //写文件
  fputs("hello world", stdout);
  fputs("hehe", stdout);
  //关闭文件
  fclose(fp);
  fp = NULL;
  return 0;
}


如果我们将fputs第二个参数写成stdout,函数就成为标准输入,将输出在屏幕上。


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fgets函数的参数:


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一般函数读取内容就是第二个参数num-1个字符,或者遇到\n也会提前停止。


int main()
{
  FILE* fp = fopen("data.txt", "r");
  if (fp == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //读文件
  char arr[10] = { 0 };
  fgets(arr, 10, pf);
  printf("%s", arr);
    fgets(arr, 10, fp);
  printf("%s", arr);
  //关闭文件
  fclose(fp);
  fp = NULL;
  return 0;
}


data.txt文件中放的是hello worldhehexxxxxxxxx字符串,我们现在从文件中读取10-1个字符放到创建好的字符数组中去,再去打印到屏幕上:


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只读取9个字符,在末尾会给字符串加上\0结束。


如果我们在读一次:


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就会继续沿着刚才读完的后面继续读9个字符,然后再末尾加上\0结束。


刚才说的两种函数都非常的局限,只能写一种格式的内容。但是fscanf、fprintf函数就可以将格式的数据全部输入输出。


下面让我们了解这两个函数:


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这两个函数中其实与printf、scanf只有一个不同点,就是有一个文件指针参数。说明这两个函数也适合所有流。


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


我们创建一个结构体,里面成员有一个int类型一个浮点类型。我们想要将结构体的内容写入到文件中去,我们使用fprintf进行操作(与printf相似,只是在前面加入一个文件指针)即可


我们就可以看文本:


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我们也可以将文件中的内容读出来:


int main()
{
  FILE* fp = fopen("data.txt", "r");
  if (fp == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //读文件
  struct S s = { 0 };
  fscanf(fp, "%d, %f", &(s.a), &(s.s));
  printf("%d %f\n", s.a, s.s);
  //关闭文件
  fclose(fp);
  fp = NULL;
  return 0;
}


还是刚才录入的数据,我们用fscanf函数从文件中读到我们的结构体中,再将结构体成员打印,即可得到答案。


 217ba14649474fb58a0df2eb0a178ead.png


scanf:从标准输入流读取格式化数据。

printf:向标准输出流写格式化数据。

fscanf:适用于所以输入流的格式化输入函数

fprintf:适用于所以输出流的格式化输出函数

还有两个函数与scanf、printf很想的函数:sscanf、sprintf。这两个函数是干嘛的呢?

这两个函数分别是将格式化的数据放到字符串中去的, 从字符串中提取格式化数据的。

b147fc18a92246ee8a6b48aa39de629d.png

68ab62443f5c4b50802a8505cb8acc98.png


sscanf:从字符串中读取格式化数据

sprintf:将格式化数据转换成字符串


我们可以类似fprintf、fscanf函数,将文件指针转换为数组指针即可,这里就是为了让大家区分一下,不要搞混淆。


f97c052f023848518abcac9735f51081.png


二进制的输入输出


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f8a399e4379c41b294f06a3175ae00fb.png


从ptr这个位置开始,找count个大小为size字节的内容放到文件stream中去。


struct S
{
  int a;
  float s;
  char str[10];
};
int main()
{
  FILE* fp = fopen("data.txt", "wb");
  if (fp == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //读文件
  struct S s = { 100,3.14f,"world"};
  fwrite(&s, sizeof(struct S),1,fp);
  //关闭文件
  fclose(fp);
  fp = NULL;
  return 0;
}


使用二进制输出时,文件打开方式就应该以二进制形式打开”wb”。使用fwrite将结构体成员内容以二进制形式写入文本中。


51df971d74604b33a8b28ee5dc9d4263.png


二进制写入的内容一般看不懂。


4ac7b69072fe4d909ba8accc866c460e.png


fread函数与fwrite函数参数相同,做的内容刚好与其相反。


59910ed6b9574d0dbf6a08f4876bd0af.png


在文件中找count个size大小的内容放入str中去。


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


使用二进制读模式,将文本中的内容读入结构体中去,再打印即可。


文件的随机读写


fseek函数


根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。


afef89e9d9d5418e8eddf751f40515c7.png


52d577970f9d4d75b92cdc8d3cbdac8c.png




假设文件中放入abcdefghi,我们想要读f字符,我们就使用fseek函数,给予文件指针,偏移量为5,最后一个给从文件开头位置读:SEEK_SET。


int main()
{
  FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
  if (pf == NULL)
  {
    perror(fopen);
    return 1;
  }
  //读文件
  //定位文件指针到f
  fseek(pf, 5, SEEK_SET);
  int ch = fgetc(pf);
  printf("%c\n", ch);
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}


我们就可以读出文件中的f字符。


ee69f90d515c4ef19029f7b4eb89f022.png


如果我们向从文件末尾读取f字符,只需要将fseek函数中的偏移量参数换成-4,从文件末尾读起:SEEK_END.即可


fseek(pf,-4,SEEK_END);


当我们先打印了三个字符abc,再想要打印a,我们就可以使用fseek(pf,-3,SEEK_CUR);即可。


ftell 函数


返回文件指针相对于起始位置的偏移量。


acb54d64ed664f3fab28e8c473bb32f4.png


f42cb2e2255f4f60b33234e0c80c1a3e.png


int main()
{
  FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
  if (pf == NULL)
  {
    perror(fopen);
    return 1;
  }
  //读文件
  int ch = fgetc(pf);
  printf("%c\n", ch);
  ch = fgetc(pf);
  printf("%c\n", ch);
  ch = fgetc(pf);
  printf("%c\n", ch);
  int pos = ftell(pf);
  printf("%d\n", pos);
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}


当使用fgetc函数打印三次文件内容时,再用ftell函数就可以知道文件当前位置与首元素位置的偏移量为3。


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rewind函数


让文件指针的位置回到文件的起始位置。


783f3bb160d249fb876e1d2a9612be98.png


当我们使用文件指针后文件指针相对于首元素有了偏移量时,这时使用rewind函数就可以使文件指针回到开头。


int main()
{
  FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
  if (pf == NULL)
  {
    perror(fopen);
    return 1;
  }
  //读文件
  int ch = fgetc(pf);
  printf("%c\n", ch);
  ch = fgetc(pf);
  printf("%c\n", ch);
  ch = fgetc(pf);
  printf("%c\n", ch);
  rewind(pf);
  ch = fgetc(pf);
  printf("%c\n", ch);
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}

93fc05e5e2f04b7691b1734bd1323fb9.png


文本文件和二进制文件


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。


113825ea91ca40b4b3f808c7db34cb03.png


文件读取结束的判定


被错误使用的feof函数


牢记:在文件读取过程中,不能用feof函数的返回值直接来判断文件的是否结束。


feof 的作用是: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 .


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。 正确的使用:


文本文件的例子:


#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);
}


二进制文件的例子:


#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


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)。缓冲区的大小根 据C编译系统决定的。



7dfdfcd79bf840b787009e0258e8f5c9.png

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
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;
}


19c8657ea7d049d0bedf16c8c3ad60ab.png


6038c5b581db48f6be6f75a4d07dd86a.png


这里可以得出一个结论: 因为有缓冲区的存在,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,可能导致读写文件的问题。

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移动开发 小程序 IDE
小程序测试全攻略,还学不会你来找我(含实操代码)
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缓存 Java
图床失效了?也许你应该试试这个工具
个人博客中的许多图片都裂了无法访问,于是便有了本次的这个工具。 它可以一行命令把你所有 Markdown 写的内容中的图片全部替换为新的图床。