【C语言】一下让你懂得如何进行文件操作

编程语言 2023-04-08 23:11:58 阅读次数: 0

各位csdn的朋友大家好呀，在学习C语言的过程中，我们可以通过写不同的代码来存放不同的数据。在程序运行时，数据是存放在内存当中的，但是当程序关闭时，数据自然就消失了。所以今天我要和大家分享的是如何将数据存放在文件中的知识哦 ！

文章目录

1.为什么使用文件

我们前面学习结构体时，写了通讯录的程序，当通讯录打开时有数据，通讯录关闭时数据就不存在了,这是因为如果我们没有涉及到文件这个东西的话，数据是在内存中存放的，是临时的。

那怎样才能让我们的数据持久化的保存起来呢?
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。

2.什么是文件

一般在我们的C盘D盘中能看见的所有东西都可以称为文件
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

我们用c语言写的.c文件，目标文件（windows环境后缀为.obj）,可执行程序（windows环境后缀为.exe）都是程序文件。

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。

我们的通讯录就是一个程序文件，而用来存储通讯录中信息的就是数据文件
在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述

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

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。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

//打开文件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
//关闭文件
int fclose ( FILE * stream );

打开方式如下
在这里插入图片描述
我们来尝试写一下代码

int main()
{
    
    
	FILE* pf=fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

注意：文件打开失败后会返回一个空指针，所以我们要判断FILE指针的是不是空指针。在关闭文件时，我们也要把指针置为空指针。

4.文件的顺序读写

知道了文件的打开关闭方式后，我来跟大家分享文件不同的读写方式
在这里插入图片描述

4.1 fputc

fputc函数的参数是FILE类型的指针，返回值是整形，用来输出一个字符

在这里插入图片描述
我们来尝试写一下26个字母
注：当文件中没有我们要输入的文件夹时，电脑会自动在我们写的这个.c文件中新建一个文件

int main()
{
    
    
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");//w为写文件
	if (pf == NULL)//判断是否为空指针
	{
    
    
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 26; i++)
	{
    
    
		fputc('a'+i, pf);//fputc写文件
	}
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
此时打开我们的txt文件
在这里插入图片描述
这样26个字母就成功保存在文件当中了

在这里插入图片描述

4.2 fgetc

fgetc函数的参数也是FILE类型的指针，返回值是整形，用来读一个字符

在这里插入图片描述
上代码

int main()
{
    
    
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//r为读文件
	if (pf == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	int ch;
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 26; i++)
	{
    
    
		ch=fgetc(pf);//    fgetchar读文件
		printf("%c ", ch);
	}
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

我们运行一下，发现刚刚输入到文件夹中的数据又被我们打印了出来

在这里插入图片描述

4.3 fputs

fputs可以将字符串写入我们的文件中，该函数从指定的地址 （str） 开始复制，直到到达终止空字符 （‘\0’）
注意：fput 与 put 的不同之处不仅在于可以指定目标流，而且 fput 不会写入其他字符，而 put 会自动在末尾附加换行符。

在这里插入图片描述

上代码

int main()
{
    
    
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
		return 1;
	}//我们想换行直接输入\n即可
	char arr[20] = "hello world\n";
	fputs(arr, pf);
	fputs("thank you\n", pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

这样我们就把数据输入到test文件夹里了

在这里插入图片描述

4.4 fgets

fgets可以从流中读取字符并将其作为 C 字符串存储到 str 中，直到读取 （num-1） 个字符或到达换行符或文件末尾，以先发生者为准

在这里插入图片描述
上代码

int main()
{
    
    
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	char arr[20];
	fgets(arr, 5, pf);
	printf("%s", arr);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

我们需要读取5个字符，但是却打印了4个字符。为什么呢？
这是因为，fgets会自动在最后一位补上一个\0，所以只打印了num-1个字符
在这里插入图片描述

4.5 fprintf

将按格式指向流的 C 字符串写入流

在这里插入图片描述
上代码

struct s
{
    
    
	int a;
	float b;
	char arr[20];
};
int main()
{
    
    
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	struct s s = {
    
     10,3.14f,"hello world" };
	fprintf(pf,"%d %f %s", s.a, s.b, s.arr);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

4.6 fscanf

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

在这里插入图片描述
上代码

struct s
{
    
    
	int a;
	float b;
	char arr[20];
};
int main()
{
    
    
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	struct s s;
	fscanf(pf,"%d%f%s", &(s.a), &(s.b), s.arr);
	printf("%d %f %s", s.a, s.b, s.arr);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

4.55 流的概念

大家有没有注意到，上面的函数都是适用于所有输入流，所有输出流，那么流是什么呢

流我们可以把它想象成水流，我们可以从中取水，放水。数据就像一条水流一样。我们可能未来向文件，屏幕，网络上（外部设备）写数据，所以我们可能要知道外部设备的知识，但是这些对程序员太过复杂，于是就抽象出了流的概念，流找到怎么把数据写到外部设备当中。对一个程序员，他知道读数据从流里面读，写数据向流里面写就行了，至于流怎么跟外部设备交互我们不关心。这就是抽象出一个流的概念

我们在读写文件的时候操作的是一个文件流，包括标准输出流stdout，标准输入流stdin，标准错误流stderr. 一个C语言程序默认会打开这3个流
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
上述适用所有输入输出流的函数也适合标准输入输出流

int main()
{
    
    
	int ch = fgetc(stdin);
	printf("%c", ch);

	return 0;
}

4.6 对比一组函数

scanf/fscanf/sscanf
printf/fprintf/sprintf

在这里插入图片描述

4.7 fwrite

fwrite可以将一个二进制数据存入流中

在这里插入图片描述

struct S
{
    
    
	char arr[10];
	int a;
	float b;
};
int main()
{
    
    
	struct S s = {
    
     "zhangsan",10,2.0f };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
	if (pf == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	fwrite(&s, sizeof(s), 1, pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

此时存放的就是二进制信息了

4.8 fread

fread可以读取流中的二进制信息
在这里插入图片描述

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

在这里插入图片描述

5. 文件的随机读写

5.1 fseek

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针,可以使我们的文件指针任意移动

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

int main()
{
    
    
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	int ch = 0;
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c ", ch);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c ", ch); 
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c ", ch);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c ", ch);
	fseek(pf, -2, SEEK_CUR);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c ", ch);
	fseek(pf, 3, SEEK_SET);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c ", ch);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

5.2 ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

在这里插入图片描述

int main()
{
    
    
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	long size;
	int ch = 0;
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c", ch);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c", ch);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c", ch);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);
	/*fseek(pf, -2, SEEK_CUR);
	rewind(pf);*/
	printf("%d", ftell(pf));
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

5.3 fwind

让文件指针的位置回到文件的起始位置

在这里插入图片描述

int main()
{
    
    
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	long size;
	int ch = 0;
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c", ch);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c", ch);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c", ch);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	rewind(pf);
	size = ftell(pf);
	printf("%ld", size);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

6.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（VS2013测试）

在这里插入图片描述
测试代码

int main()
{
    
    
	int a = 10000;
	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
	fwrite(&a, 4, 1, pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

7.文件读取结束的判定

feof是在文件读取结束之后进行判定的

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

7.1 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的是否结束。
而是应用于当文件读取结束的时候，判断是读取失败结束，还是遇到文件尾结束。

  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);
}

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。

在这里插入图片描述
这里我们用代码测试一下它的缓冲区

#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-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;
}

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

结尾

先赞后看,养成习惯！！^ _ ^
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如有错误，还请您批评改正(｡ì _ í｡)

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