[深入浅出C语言]文件操作（进阶）

桦秋静
115 阅读6分钟

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前言

        在C语言的学习中，文件相关内容算不上多么重点的内容，主要是一些文件操作函数要熟悉一下，其他更深入的相关内容就超出了C语言本身的范畴了。         

        本文就来分享一波个人对于C语言文件操作的见解和心得，新手上路，写文章难免纰漏重重，文笔拙劣，还请读者见谅，希望于你有益。         

        本文是第二篇，讲解具体操作，关于铺垫知识可以看看上一篇。

小插曲：关于流的简单了解

        数据的输入输出其实是需要通过流来实现的，各种设备之间的数据互通的方法不尽相同，通过封装流，来实现通过流传输数据，如同水流一般，至于到底如何实现的，这是C语言底层自己实现的，我们使用者不深究的话不用太了解，只需要关注流即可。前面讲到的文件指针其实就是流，我们通过它来实现数据的互通。

image.png

        有没有想过这样一个问题：为什么数据输出到文件或从文件中输入需要先打开文件（打开流），而从键盘输入和打印数据到屏幕看起来好像也没有打开流呀。 任何一个C程序，只要运行起来就会默认打开3个流：

        FILE* stdin  标准输入流（键盘）

        FILE* stdout  标准输出流（屏幕）

        FILE* stderr  标准错误流（屏幕）

     所以使用printf或者scanf就不需要再打开流了，直接使用就行。

文件的顺序读写

之所以叫顺序读写，是因为下面介绍的函数读或写的时候都是从文件开头处按照从左到右、从上到下的顺序进行的。

image.png

fputc函数

该函数将一个字符输出到文件。

函数原型

int fputc( int c, FILE *stream );

c就是要输出到文件的字符，stream就是文件名。

示例

int main()
{
	FILE* pf = fopen("D:\\test.txt", "r+");
	if (NULL == pf)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 1;
	}

	int i = 0;

	for (i = 'a'; i < 'g'; i++)
	{
		fputc(i, pf);
	}

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

image.png

fgetc函数

该函数从文件中读取一个字符。

函数原型

int fgetc( FILE *stream );

        返回值就是从文件中读到的字符，从第一个字符开始读取。

        读取失败时返回EOF。那我们如果要执行多次读取操作的话，就可以这样：while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)，只要读取成功就继续。

示例

test.txt文件中已经放入了六个字符abcdef

int main()
{
    FILE* pf = fopen("D:\\test.txt", "r");
    if (NULL == pf)
    {
        printf("%s\n", strerror(errno));
        return 1;
    }
    
    int i = 0;
    int ch = 0;

    while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)
    {
        printf("%c ", ch);
    }

    fclose(pf);
    pf = NULL;
    return 0;
}

image.png

fputs函数

该函数将一个字符串内容输出到文件。

函数原型

int fputs( const char *string, FILE *stream );

string是要输出的字符串的地址。

示例

int main()
{
    FILE* pf = fopen("D:\\test.txt", "w");
    if (NULL == pf)
    {
        printf("%s\n", strerror(errno));
        return 1;
    }

    char str[100] = "hello world";

    fputs(str, pf);

    fclose(pf);
    pf = NULL;
    return 0;
}

image.png

fgets函数

该函数从文件中读取一定数量字符到字符串中。

函数原型

char *fgets( char *string, int n, FILE *stream );

        string是要被输入的字符串的地址，n是输入字符的个数。

        值得注意的是，在输入时会自动在末尾加上'\0'，并且这个'\0'是算在n的个数上的，也就是说实际输入的字符个数是n-1。

        如果读取成功，函数返回字符串地址，如果失败则返回NULL。

示例

文件test.txt中已经放入了字符串hello world。

int main()
{
    FILE* pf = fopen("D:\\test.txt", "r");
    if (NULL == pf)
    {
        printf("%s\n", strerror(errno));
        return 1;
    }

    char str[100] = {0};
    fgets(str, 12, pf);    
    printf("%s\n", str);

    fclose(pf);
    pf = NULL;
    return 0;
}

image.png

fprintf函数

该函数格式化输出字符串到文件。

函数原型

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

其实也就比printf在前面多了一个文件指针，差不了多少，按照某一种格式输出数据。

示例

int main()
{
    FILE* pf = fopen("D:\\test.txt", "w");
    if (NULL == pf)
    {
        printf("%s\n", strerror(errno));
        return 1;
    }

    char str[100] = "hello world";
    int a = 100;
    float b = 89.8;
    
    fprintf(pf, "%s a = %d, b = %f", str, a, b);

    fclose(pf);
    pf = NULL;
    return 0;
}

image.png

fscanf函数

该函数从文件中格式化输入数据到字符串。 

函数原型

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

其实也就比printf在前面多了一个文件指针，差不了多少，按照某一种格式读取数据。

示例

文件里放了这些数据：

image.png

int main()
{
	FILE* pf = fopen("D:\\test.txt", "r");

	if (NULL == pf)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 1;
	}

	char str[100] = { 0 };
	int a = 0;
	float b = 0;

	fscanf(pf, "%s %d %f", str, &a, &b);
	printf("%s  a = %d  b = %f", str, a, b);

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

image.png

fwrite函数

该函数把数据以二进制形式输出到目标文件中。

函数原型

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

        buffer指针指向输出源，size表明数据大小，count表明数据个数，最后一个就是目标文件指针。

示例

struct s
{
	char str[100];
	int a;
	float b;
};

int main()
{
	FILE* pf = fopen("D:\\test.txt", "w");
	if (NULL == pf)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 1;
	}

	struct s tmp = { "helloworld", 10, 45.5 };

	fwrite(&tmp, sizeof(tmp), 2, pf);

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

image.png

使用这个函数是把内存中的数据以二进制形式存储到文件中，而这个文件其实是文本文件而非二进制文件，所以会有奇怪的字符。

fread函数

该函数把二进制形式数据从文件输入到目标内存空间中。

函数原型

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

buffer指针指向目标内存空间，size表明输入数据大小，count表明输入数据个数，最后一个是目标文件指针。

示例

文件里放的数据：

image.png

struct s
{
	char str[100];
	int a;
	float b;
};

int main()
{
	FILE* pf = fopen("D:\\test.txt", "w");
	if (NULL == pf)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 1;
	}

	struct s tmp = { 0 };

	fread(&tmp, sizeof(tmp), 1, pf);
	printf("%s\n%d\n%f ", tmp.str, tmp.a, tmp.b);

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

image.png

对比一组函数

scanf/fscanf/sscanf

printf/fprintf/sprintf

       scanf是针对标准输入的格式化输入语句

        printf是针对标准输出的格式化输出语句

 

        fscanf是针对所有输入流的格式化输入语句

        fprintf是针对所有输出流的格式化输出语句

 

        那最后面的sscanf和sprintf见过没？好像以前没见过欸，到底是干什么用的呢？

sscanf函数

函数原型

int sscanf( const char *buffer, const char *format [, argument ] ... );

从一个字符串中格式化地取出的数据放到别处。buffer指针指向要被取出的字符串，后面的就是格式字符串了。

sprintf函数

函数原型

int sprintf( char *buffer, const char *format [, argument] ... );

从别处把数据格式化后写到一个字符串中。buffer指针指向要写入的字符串，后面的就是格式字符串了。

综合示例

struct s
{
	char str[100];
	int a;
	float b;
};

int main()
{
	FILE* pf = fopen("D:\\test.txt", "w");
	if (NULL == pf)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 1;
	}

	struct s tmp = { "helloworld", 10, 45.5 };
	struct s rad;
	char str[100] = { 0 };

	//把结构体tmp中的数据按格式转化成字符串放入str中
	sprintf(str, "%s %d %f", tmp.str, &(tmp.a), &(tmp.b));

	//把str字符串按格式取出数据放入结构体rad中
	sscanf(str, "%s %d %f", rad.str, &(rad.a), &(rad.b));

	//分别打印str字符串和rad结构体
	printf("%s\n", str);
	printf("%s %d %f\n", rad.str, rad.a, rad.b);

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

image.png

注意：sscanf和sprintf不针对流！

文件的随机读写

        前面讲的是顺序读写，也就是每次读写都是按照从文件开始处操作，而这里要讲的随机读写就是说可以使用下面几个函数实现在文件中任意想要的位置处进行读写操作。

fseek函数

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。

函数原型

int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );

        传入一个文件指针，从origin给定的位置开始计算偏移，偏移量为offset，把传入的指针定位在计算得到的偏移位置。

        关于origin不同取值对应不同位置：

image.png

例子

#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	pFile = fopen("D:\\test.txt", "w");
	if (pFile == NULL)
		perror("Error opening file");
	else 
	{
		fputs("This is an apple.", pFile);
		fseek(pFile, 9, SEEK_SET);
		fputs(" sam", pFile);
		fclose(pFile);
	}

	return 0;
}

这里origin设置的是在文件的开始处，向后偏移9个字符，然后从这里开始输出第二个字符串到文件中。

image.png

ftell函数

返回文件指针相对于起始位置的偏移量。

函数原型

long int ftell ( FILE * stream );

例子

#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	long size;
	pFile = fopen("D:\\test.txt", "r");
	if (pFile == NULL) 
		perror("Error opening file");
	else
	{
		fseek(pFile, 0, SEEK_END); //先让文件指针指向文件末尾
		size = ftell(pFile);//这时候计算相对于文件开始处的偏移量即可算出文件大小
		fclose(pFile);
		printf("Size of test.txt: %ld bytes.\n", size);
	}
	return 0;
}

rewind函数

让文件指针的位置回到文件的起始位置。

函数原型

void rewind ( FILE * stream );

例子

#include<stdio.h>
int main()
{
	int n;
	FILE* pFile;
	char buffer[27];

	pFile = fopen("D:\\test.txt", "w+");
	for (n = 'A'; n <= 'Z'; n++)
		fputc(n, pFile);
	rewind(pFile);
	fread(buffer, 1, 26, pFile);
	fclose(pFile);

	buffer[26] = '\0';
	puts(buffer);

	return 0;
}

文件读取结束的判定

被错误使用的feof

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

        当文件读取结束的时候，用ferror()判断是否读取失败结束，feof()判断是否遇到文件尾结束，它们两个常常放在一起判断文件读取结束的原因。

如何判定文件读取结束

  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。

  1. 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()
{
	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);
	fp = NULL;
	return 0;
}

二进制文件的例子

#include <stdio.h>
#define SIZE 5
int main(void)
{
	double a[SIZE] = { 1.0,2.0,3.0,4.0,5.0 };

	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 
    { 
		if (feof(fp))
			printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
		else if (ferror(fp))
        {
			perror("Error reading test.bin");
		}
	}

	fclose(fp);
    fp = NULL;
    return 0;
}

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，刷新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，刷新缓冲区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。

image.png

简单地证明一下文件缓冲区的存在：

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
//VS2013 WIN10环境测试
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\n");
	Sleep(10000);
	printf("已经写数据了，此时打开test.txt文件，发现文件没有内容\n");
	printf("刷新缓冲区\n");
	fflush(pf);//刷新缓冲区，此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);//fclose在关闭文件的时候，也会刷新缓冲区
	pf = NULL;
	return 0;
}

        因为有缓冲区的存在，C语言在操作文件的时候，需要刷新缓冲区或者文件操作结束时要关闭文件。

        如果不这样做，可能导致读写文件时出现问题。

感谢观看，你的支持就是对我最大的鼓励~

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