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1.1 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这就是文件名 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 1.2 程序文件 程序文件一般指源程序文件后缀为.c,目标文件windows环境后缀为.obj,可执行程序windows环境后缀为.exe 源程序文件一般在创建程序目录文件下
源程序文件经过编译器链接与链接器链接可以生成我们的可执行程序的文件。 1.3 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。 本章讨论的是数据文件。
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. 文件的作用
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就需要使⽤文件。
3. 文件的打开与关闭
3.1 流与标准流
(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。
(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。 在C语⾔中就是通过 FILE* 的⽂件指针来维护流的各种操作的。
3.2 文件指针
在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。该结构体类型是有系统声明的取名【FILE】
例如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;
FILE* pf;//文件指针变量不同的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。我们来看看如何创建一个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以此来进行相关操作。
3.3 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。这与我们前面学习的动态内存开辟很类似。
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。
(1) fopen函数 头文件#includestdio.h 声明FILE *fopen(const char *filename, const char *mode) filename – 字符串表示要打开的文件名称。 mode – 字符串表示文件的访问模式。 作用使用给定的模式 mode 打开 filename 所指向的文件 返回值该函数返回一个 FILE 指针。否则返回 NULL且设置全局变量 errno 来标识错误。 下表为常见的访问模式(mode):
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出错“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“a”读写打开一个二进制文件在文件尾进行读写建立一个新的文件
(2) fclose函数 头文件#includestdio.h 声明int fclose(FILE *stream) stream – 这是指向 FILE 对象的指针该 FILE 对象指定了要被关闭的流。 作用关闭流 stream。刷新所有的缓冲区 返回值如果流成功关闭则该方法返回零。如果失败则返回 EOF。 下列是fopen与fclose具体使用
int main()
{//打开文件FILE* pf fopen(test.txt, w);if (pf NULL){perror( fopen fail);return 1;} //关闭文件fclose(pf);pf NULL; //防止野指针return 0;
}4. 文件的顺序读写
4.1 单字符输入输出
(1) fputc函数 头文件#includestdio.h 声明int fputc(int char, FILE *stream) char – 这是要被写入的字符。该字符以其对应的 int 值进行传递。stream – 这是指向 FILE 对象的指针该 FILE 对象标识了要被写入字符的流。 作用把参数 char 指定的字符一个无符号字符写入到指定的流 stream 中。 返回值如果没有发生错误则返回被写入的字符。如果发生错误则返回 EOF并设置错误标识符。 下列是具体的fputc的使用方法
#includestdio.h
int main()
{//打开文件FILE* pf fopen(test.txt, w);if (pf NULL){perror( fopen fail);return 1;}//将abc放进文件fputc(a, pf);fputc(b, pf);fputc(c, pf);//关闭文件fclose(pf);pf NULL;//防止野指针return 0;
}如果你想查看写入结果可以在创建项目下找到Debug文件打开 (2) fgetc函数 头文件#includestdio.h 声明int fgetc(FILE *stream) stream – 这是指向 FILE 对象的指针该 FILE 对象标识了要在上面执行操作的流。 作用从指定的流 stream 获取下一个字符一个无符号字符。 返回值该函数以无符号 char 强制转换为 int 的形式返回读取的字符如果到达文件末尾或发生读错误则返回 EOF。 下列是具体的fputc的使用方法
#includestdio.h
int main()
{//打开文件FILE* pf fopen(test.txt, r);//只读if (pf NULL){perror( fopen fail);return 1;}fputc(a, pf);fputc(b, pf);fputc(c, pf);int ch fgetc(pf);printf(读出来的字符为%c\n, ch);ch fgetc(pf);printf(读出来的字符为%c\n, ch);ch fgetc(pf);printf(读出来的字符为%c\n, ch);//关闭文件fclose(pf);pf NULL;//防止野指针return 0;
}输出结果 4.2 文本行输入输出
(1) fputs函数 头文件#includestdio.h 声明int fputs(const char *str, FILE *stream) str – 这是一个数组包含了要写入的以空字符终止的字符序列。 stream – 这是指向 FILE 对象的指针该 FILE 对象标识了要被写入字符串的流。 作用把字符串写入到指定的流 stream 中但不包括空字符。 返回值该函数返回一个非负值如果发生错误则返回 EOF。 下面是fputs的具体使用方法
#includestdio.h
int main()
{//打开文件FILE* pf fopen(test.txt, w);if (pf NULL){perror( fopen fail);return 1;}fputs(hello betty, pf);//关闭文件fclose(pf);pf NULL;//防止野指针return 0;
}演示结果 (2) fgets函数 头文件#includestdio.h 声明char *fgets(char *str, int n, FILE *stream) str – 这是指向一个字符数组的指针该数组存储了要读取的字符串。n – 这是要读取的最大字符数包括最后的空字符。通常是使用以 str 传递的数组长度。stream – 这是指向 FILE 对象的指针该 FILE 对象标识了要从中读取字符的流。 作用从指定的流 stream 读取一行并把它存储在 str 所指向的字符串内。当读取 (n-1) 个字符时或者读取到换行符时或者到达文件末尾时它会停止具体视情况而定。 返回值如果成功该函数返回相同的 str 参数。如果到达文件末尾或者没有读取到任何字符str 的内容保持不变并返回一个空指针。如果发生错误返回一个空指针。 下面是fgets的具体使用方法
#includestdio.h
int main()
{//打开文件FILE* pf fopen(test.txt, r);if (pf NULL){perror( fopen fail);return 1;}fputs(hello betty, pf);char arr[] ##########;fgets(arr, 5, pf);puts(arr);//关闭文件fclose(pf);pf NULL;//防止野指针return 0;
}输出结果 虽然读取五个字符但是只会显示四个字符因为\0也会默认添加进去 4.3 格式化输入输出
(1) fprintf函数 头文件#includestdio.h 声明int fprintf(FILE *stream, const char *format, …) stream – 这是指向 FILE 对象的指针该 FILE 对象标识了流。format – 这是 C 字符串包含了要被写入到流 stream 中的文本。它可以包含嵌入的 format 标签format 标签可被随后的附加参数中指定的值替换并按需求进行格式化。 作用按照一定格式向输出流输出数据。 返回值如果成功则返回写入的字符总数否则返回一个负数。 下面是fprintf的具体使用方法
typedef struct student {char name[20];int height;float score;
}stu;
int main()
{stu s { beidi, 170, 95.0 };//写文件FILE* pf fopen(test.txt, w);if (pf NULL){perror( fopen fail);return 1;}fprintf(pf, %s %d %f, s.name, s.height, s.score);//关闭文件fclose(pf);pf NULL;//防止野指针return 0;
}(2) fscanf函数 头文件#includestdio.h声明int fscanf(FILE *stream, const char *format, …) stream – 这是指向 FILE 对象的指针该 FILE 对象标识了流。format – 这是 C 字符串包含了以下各项中的一个或多个空格字符、非空格字符和 format 说明符。作用按照一定格式从输入流输入数据。返回值如果成功该函数返回成功匹配和赋值的个数。如果到达文件末尾或发生读错误则返回 EOF。 下面是fscanf的具体使用方法
typedef struct student {char name[20];int height;float score;
}stu;
int main()
{stu s { beidi, 170, 95.0 };//写文件FILE* pf fopen(test.txt, r);if (pf NULL){perror( fopen fail);return 1;}fscanf(pf, %s %d %f, s.name, (s.height), (s.score));printf(%s %d %f, s.name, s.height, s.score);//关闭文件fclose(pf);pf NULL;//防止野指针return 0;
}4.4 二进制输入输出
(1) fwrite函数 头文件#includestdio.h声明size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream) ptr – 这是指向要被写入的元素数组的指针。size – 这是要被写入的每个元素的大小以字节为单位。nmemb – 这是元素的个数每个元素的大小为 size 字节。stream – 这是指向 FILE 对象的指针该 FILE 对象指定了一个输出流。作用把 ptr 所指向的数组中的数据写入到给定流 stream 中。返回值如果成功该函数返回一个 size_t 对象表示元素的总数该对象是一个整型数据类型。如果该数字与 nmemb 参数不同则会显示一个错误。 下面是fwrite的具体使用方法
typedef struct student {char name[20];int height;float score;
}stu;
int main()
{stu s { beidi, 170, 95.0 };//写文件FILE* pf fopen(test.txt, wb);//二进制写入if (pf NULL){perror( fopen fail);return 1;}fwrite(s, sizeof(s), 1, pf);//关闭文件fclose(pf);pf NULL;//防止野指针return 0;
} 二进制数据正常人是无法看懂的但是电脑能准确识别
(2) fread函数 头文件#includestdio.h声明size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream) ptr – 这是指向带有最小尺寸 size*nmemb 字节的内存块的指针。size – 这是要读取的每个元素的大小以字节为单位。nmemb – 这是元素的个数每个元素的大小为 size 字节。stream – 这是指向 FILE 对象的指针该 FILE 对象指定了一个输入流。作用从给定流 stream 读取数据到 ptr 所指向的数组中返回值成功读取的元素总数会以 size_t 对象返回size_t 对象是一个整型数据类型。如果总数与 nmemb 参数不同则可能发生了一个错误或者到达了文件末尾。 下面是fread的具体使用方法
typedef struct student {char name[20];int height;float score;
}stu;
int main()
{stu s {0};//写文件FILE* pf fopen(test.txt, rb);//二进制写出if (pf NULL){perror( fopen fail);return 1;}fread(s, sizeof(s), 1, pf);printf(%s %d %f, s.name, s. height, s.score);//关闭文件fclose(pf);pf NULL;//防止野指针return 0;
}4.5 流输入输出
从前面我们知道在我们输入输出时默认打开**stdin - 标准输入流 ** stdout - 标准输出流 **stderr - 标准输错误 **。那我们可不可以利用流来输入输出呢答案自然是可以的下面是具体实例
int main()
{printf(输入前);int ch fgetc(stdin);//输入printf(输入后);fputc(ch, stdout);//输出return 0;
}还有另外一种方法
int main()
{printf(输入前);int ch 0;fscanf(stdin, %c, ch);printf(输入后);fprintf(stdout, %c, ch);return 0;
}4.6 补充
(1) sprintf与sscanf 头文件#includestdio.h声明int sprintf(char *str, const char *format, …) str – 这是指向一个字符数组的指针该数组存储了 C 字符串。format – 这是字符串包含了要被写入到字符串 str 的文本。它可以包含嵌入的 format 标签format 标签可被随后的附加参数中指定的值替换并按需求进行格式化作用将格式化数据转换为字符串返回值如果成功则返回写入的字符总数不包括字符串追加在字符串末尾的空字符。如果失败则返回一个负数。 头文件#includestdio.h声明int sscanf(const char *str, const char *format, …) str – 这是 C 字符串是函数检索数据的源。format – 这是 C 字符串包含了以下各项中的一个或多个空格字符、非空格字符和 format 说明符。作用将字符串按照一定格式转换为格式化数据返回值如果成功该函数返回成功匹配和赋值的个数。如果到达文件末尾或发生读错误则返回 EOF。 下列展示了sprintf与sscanf的具体用法
typedef struct student {char name[20];int height;float score;
}stu;int main()
{char buf[100] { 0 };stu s { betty, 170, 95.0f };stu tmp { 0 };//将这个结构体的成员转化为字符串sprintf(buf, %s %d %f, s.name, s.height, s.score);printf(%s\n, buf);//将这个字符串中内容还原为一个结构体数据呢sscanf(buf, %s %d %f, tmp.name, (tmp.height), (tmp.score));printf(%s %d %f, tmp.name, tmp.height, tmp.score);return 0;
}(2) 对比
下表展示了scanf与printffscanf与fprintfsscanf与sprintf之间的区别
函数功能scanf针对标准输入(键盘)的格式化输入函数printf针对标准输入出(屏幕)的格式化输出函数fscanf针对所以输入流的格式化输入函数fprintf针对所以输出流的格式化输出函数sscanf从一个字符串中读取一个格式化数据sprintf把一个格式化数据转换为字符串
5. 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。
文本文件以ASCII字符的形式存储的⽂件二进制文件数据在内存中以⼆进制的形式存储的文件
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。 字符1的二进制序列00110001字符0的二进制序列00110000
测试代码
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;
}右击源文件添加现有项将test.txt添加进入 右击test.txt文件选择打开方式选择二进制编辑器 10 27 00 00便是10000以小端存储的十六进制形式。 6. 文件的随机读写
6.1 fseek函数 头文件#includestdio.h声明int fseek(FILE *stream, long int offset, int whence) stream – 这是指向 FILE 对象的指针该 FILE 对象标识了流。offset – 这是相对 whence 的偏移量以字节为单位。whence – 这是表示开始添加偏移 offset 的位置。作用设置流 stream 的文件位置为给定的偏移 offset参数 offset 意味着从给定的 whence 位置查找的字节数。返回值如果成功则该函数返回零否则返回非零值。 whence偏移offset的三种位置
常量描述SEEK_SET文件的开头SEEK_CUR文件指针的当前位置SEEK_END文件的末尾
假设文件中放的是字符串“abcdef下面是fseek的具体使用实例
int main()
{//打开文件FILE* pf fopen(test.txt, r);if (pf NULL){perror( fopen fail);return 1;}fseek(pf, 4, SEEK_SET);//从其实位置偏移四个字节int ch1 fgetc(pf);printf(%c , ch1);fseek(pf, -3, SEEK_END);//从结束位置偏移七个个字节int ch2 fgetc(pf);printf(%c , ch2);fseek(pf, 1, SEEK_CUR);//从当前位置偏移一个字节int ch3 fgetc(pf);printf(%c , ch3);//关闭文件fclose(pf);pf NULL;//防止野指针return 0;
}从起始位置偏移四个字节输出e。从末尾偏移三个字节输出d。此时偏移指向e的位置再偏移一个字节指向f。
6.2 ftell函数 头文件#includestdio.h声明long int ftell(FILE *stream) stream – 这是指向 FILE 对象的指针该 FILE 对象标识了流。作用返回⽂件指针相对于起始位置的偏移量返回值该函数返回位置标识符的当前值。如果发生错误则返回 -1L全局变量 errno 被设置为一个正值。 我们可以利用fseek和ftell来计算文件的长度(不包含’\0’)下列是代码示例
int main()
{FILE* pFile;long size;pFile fopen(test.txt, rb);if (pFile NULL) perror(Error opening file);else{fseek(pFile, 0, SEEK_END); //non-portablesize ftell(pFile);fclose(pFile);printf(文件长度为: %ld bytes.\n, size);}return 0;
}6.3 rewind函数 头文件#includestdio.h声明void rewind(FILE *stream) stream – 这是指向 FILE 对象的指针该 FILE 对象标识了流作用让⽂件指针的位置回到⽂件的起始位置返回值该函数不返回任何值。 rewind常常在文件读与写同时使用时以方便文件读取。下面是rewind的具体使用实例
#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);//放入26个字母rewind(pFile);//回到起始位置方便读取fread(buffer, 1, 26, pFile);//读取·fclose(pFile);buffer[26] \0;//字符串的结束标识printf(buffer);return 0;
}7. ⽂件读取结束的判定
7.1 被错误使用的 feof
在我们学习C语言文件操作的过程中常常会有人误认为feof是判断文件是否结束的函数其实这并不准确。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遇到⽂件尾结束还是文件读取失败结束。
7.2 常见的结束标志
函数结束标志fgetc如果读取正常返回读取到的字符的ASCLL码值 如果读取失败返回EOFfgets如果读取正常返回读取到的数据的地址 如果读取失败返回NULLfscanf如果读取正常返回的是格式串中指定的数据个数 如果读取失败返回的是小于格式串中指定的数据个数fread如果读取正常返回的是等于要读取的数据个数 如果读取失败返回的是小于要读取的数据个数
8. 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。 我们可以利用下列代码证明缓冲区的存在
include stdio.h
#include windows.h
//VS2019 WIN11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-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;
}刷新缓冲区前 刷新缓冲区后 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。
