C语言之文件操作

简介: 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。

一、文件是什么


(1)磁盘上的文件就是文件,在程序设计中,文件有两种:程序文件、数据文件(从文件功能的⻆度来分类)


(2)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)


(3)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。


(4)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 D:\dm\xxx.txt  

二、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 ,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(VS2022测试)。

三、文件的打开和关闭


(1)流和标准输入流: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,为了方便对各种设备进行方便的操作,抽象出了流的概念, C程序针对⽂件、画⾯、键盘等的数据输⼊输出操作都是同流操作的。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。


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。stdout标准输出流,大多数的环境中输出至显示器界⾯。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。


(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.


VS2022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。我们可以创建⼀个FILE*的指针变量: FILE* pf  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。

(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* xxx);
//关闭⽂件 
int fclose ( FILE* stream );

xxx表示文件的打开模式,下⾯都是文件的打开模式

#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;
}

四、文件的顺序读写


(1)顺序读写函数

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)。

(2)scanf和fscanf、sscanf的区别

五、文件的随机读写


(1)fseek:根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。

#include <stdio.h>
int main()
{
  FILE* pFile;
  pFile = fopen("example.txt", "wb");
  fputs("This is an apple.", pFile);
  fseek(pFile, 9, SEEK_SET);
  fputs("sam", pFile);
  fclose(pFile);
  return 0;
}

(2)ftell:返回⽂件指针相对于起始位置的偏移量

#include <stdio.h>
int main ()
{
   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);
   }
   return 0;
}
 

(3) rewind:让⽂件指针的位置回到⽂件的起始位置

#include <stdio.h>
int main ()
{
   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);
   return 0;
}

六、文件读取结束的判定


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 )

七、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。

#include<stdio.h>
#include <windows.h>
//VS2019 环境测试 
int main()
{
 FILE*pf = fopen("xxx.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xxx.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) 
 printf("再睡眠10秒-此时,再次打开xxx.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;
}

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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