C语言基础（九）文件相关操作

系列合集 初窥C语言

十、文件

10.1 C文件概述

文件：存储在外部介质上数据的集合，是操作系统数据管理的单位。
使用数据文件的目的：
1）程序和数据分离：数据文件的改动不引起程序的改动
2）数据共享：不同程序可以访问同一数据文件中的数据
3）能长期保存程序运行的中间数据或结果数据

文件分类：
（1）按文件的逻辑结构
记录文件：由具有一定结构的记录组成（定长或不定长）
流式文件：由一个个字符（字节）数据顺序组成
（2）按存储介质
普通文件：存储介质文件（磁盘，磁带等）
设备文件：非存储介质（键盘，显示器，打印机等）
（3）按数据的组织形式
文本文件：ASCII文件，每个字节存放一个字符的ASCII码。
文本文件特点：存储量大，速度慢，便于对字符操作
二进制文件：数据按其在内存中的存储形式原样存放
二进制文件特点：存储量小，速度快，便于存放中间结果

文件处理方式：
缓冲文件系统：高级文件系统，系统自动为正在使用的文件开辟内存缓冲区
非缓冲文件系统：低级文件系统，由用户在程序中为每个文件设定缓冲区

10.2 文件类型指针

文件结构体 FILE：
缓冲文件系统为每个正使用的文件在内存中开辟了文件信息区，文件信息用系统定义的名为FILE的结构体描述

FILE定义在studio.h中

typedef struct{
    
    
	int _fd;  //	文件号
	int _cleft;  //缓冲区剩下的字符数
	int _mode;  //文件操作方式
	char *_next;  //文件当前读写位置
	char *_buff;  //文件缓冲区位置
}FILE;

文件类型指针：
指针变量说明： FILE *fp；
用法：文件打开时，系统自动建立文件结构体，并把指向它的指针返回来，程序通过这个指针获得文件信息，访问文件；文件关闭后，它的文件结构体被释放。

10.3 文件的打开与关闭

10.3.1 文件的打开

C文件操作用调用库函数实现，包括在studio.h
文件使用方式：打开文件 --文件读、写 --关闭文件
系统自动打开和关闭三个标准文件：
标准输入： 键盘 stdin
标准输出： 显示器 stdout
标准出错输出： 显示器 stderr

打开文件fopen：
函数原型：

FILE   *fopen (char *name, char *mode)

功能：按指定方式打开文件
返回值：正常打开，为指向文件结构体的指针；打开失败，返回NULL
例如：文件的打开与测试

FILE *fp;
fp = fopen("a.c"，"w");
if(fp == NULL){
    
    
	prentf("file open error\n");
	exit(0);
}

文件的打开方式：

三个基本模式：
“r”(read)模式总是打开一个已经存在的文件，如果文件不存在则出错。
“w”(write)模式建立一个新文件，如果文件已经存在，那么先删除存在的文件，再建立新文件。
“a”(append)打开一个存在的文件，在文件的尾部追加数据。

三个追加符：
“b”(binary)表示二进制文件。
“t”(或默认)表示文本文件。
“+”表示将模式扩展为可读、可写方式。

文件的打开方式	含义
’ r ’ （只读）	为输入打开一个文本文件
’ w '（只写）	为输出打开一个文本文件
’ a '（追加）	向文本文件尾追加数据
’ rb '（只读）	为输入打开一个二进制文件
’ wb '（只写）	为输出打开一个二进制文件
’ ab '（追加）	向二进制文件尾追加数据
’ r+ '（读写）	为读/写打开一个文本文件
’ w+ '（读写）	为读/写建立一个新的文本文件
’ a+ '（读写）	为读/写打开一个文本文件
’ rb+ '（读写）	为读/写打开一个二进制文件
’ wb+ '（读写）	为读/写建立一个新的二进制文件
’ ab+ '（读写）	为读/写打开一个二进制文件

10.3.2 文件的关闭

作用：使文件指针变量与文件“脱离”，释放文件结构体和文件指针
函数原型： int fclose(FILE *fp);
*fp ：文件打开时返回的文件类型指针
功能：关闭fp指向的文件
返回值：正常关闭为0，出错为非0

10.4 文件的读写

10.4.1 fputc函数和fgetc函数

字符I/O：fputc与fgetc
1）fputc
函数原型：

int fputc(int c,FILE *fp)

功能：把一字节代码c写入fp指向的文件中
返回值：成功，返回c；出错，返回EOF
2）fgetc
函数原型： int fgetc(FILE *fp)
功能：从fp指向的文件中读取一字节代码
返回值：正常，返回读到的代码值；读到文件尾或出错为止

	终端I/O	文件I/O
#define	putc ( ch,fp )	fputc ( ch,fp )
#define	getc ( fp )	fgetc ( fp )
#define	putchar ( c )	fputc ( c,stdout )
#define	getchar ( )	fgetc ( stdin )

示例：
1.从键盘输入字符，逐个存到磁盘文件中，直到输入‘#’为止

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(){
    
    
	//FILE *fp 是声明，声明fp是指针，用来指向FILE类型的对象。
	FILE *fp;
	char ch,filename[10];
	printf("请输入文件名称：\n");
	scanf("%s",filename);
	if((fp=fopen(filename,"w"))==NULL){
    
    
		printf("open file is false,exit...\n");
		exit(0);
	}
	printf("open file is true,Please input word\n");
	//前面的scanf()在读取输入时会在缓冲区中留下一个字符'\n'
    //所以如果不在此加一个getchar()把这个回车符取走的话，
	//而是会直接取走这个“无用的”回车符，从而导致读取有误。
	ch=getchar();
	//首次获取键盘输入
	ch=getchar();
	while(ch!='#'){
    
    
		//fputc 将字符ch写到文件指针fp所指向的文件的当前写指针的位置
		fputc(ch,fp);
		ch=getchar();
	}
	fclose(fp);
	return 0;
}

输入：
file1.c
computer and c#
输出：
computer and c
2.将一个磁盘文件中的信息复制到另一个磁盘文件

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    
    
    FILE *in,*out;
	char ch,infile[10],outfile[10];
	printf("enter the infile name:");
	scanf("%s",infile);
	printf("enter the outfile name:");
	scanf("%s",outfile);
	if((in=fopen(infile,"r"))==NULL){
    
    
        printf("cannot open this file\n");
        exit(0);
	}
	if((out=fopen(outfile,"w"))==NULL){
    
    
        printf("cannot open this file\n");
        exit(0);
	}
	ch=fgetc(in);
	// 对feof()来说,站在光标所在位置，向后看看还有没有字符。如果有，返回0；如果没有，返回非0。
	//它并不会读取相关信息，只是查看光标后是否还有内容。
	//
	while(!feof(in)){
    
    
	    fputc(ch,out);
		ch=fgetc(in);
	}
	fclose(in);
	fclose(out);
	return 0;
}

输入：
file1.c
file2.c

10.4.2 fread函数和fwrite函数

数据块I/O：fread与fwrite
函数原型：

size_t fread( void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *fp)
size_t fwrite( void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *fp)

*buffer,size_t ：指向要输入/输出数据块的首地址
size,size_t ：每个要读/写的数据块的大小（字节数）
count，FILE：要读/写的数据块的个数
*fp ：要读/写的文件指针
功能：读写数据块
返回值：成功，返回读写的块数；出错或文件尾，返回0

示例：从键盘输入4个学生的数据，转存到磁盘文件中,并显示在屏幕上

#include <stdio.h>
#define SIZE 4
struct Student_type
{
    
    
	char name[10];
	int num;
	int age;
	char addr[15];
}stud[SIZE];
void save()
{
    
    
	FILE *fp;
	int i;
	if ((fp = fopen("stu_data", "wb")) == NULL)
	{
    
    
		printf("cant open file\n");
		return;
	}
	for (i = 0; i < SIZE; i++)
	{
    
    
		if (fwrite(&stud[i], sizeof(struct Student_type), 1, fp) != 1)
			printf("file write error\n");
	}
	fclose(fp);
}
void display()
{
    
    
	int i;
	FILE *fp;
	if ((fp = fopen("stu_data", "rb")) == NULL)
	{
    
    
		printf("cannot open file\n");
		return;
	}
	for (i = 0; i < SIZE; i++)
	{
    
    
		fread(&stud[i], sizeof(struct Student_type), 1, fp);
		printf("%-10s %4d %4d %-15s\n", stud[i].name, stud[i].num, stud[i].age, stud[i].addr);
	}
	fclose(fp);
}
int main()
{
    
    
	int i;
	printf("please enter date of studnet:\n");
	for (i = 0; i < SIZE; i++)
	{
    
    
		scanf("%s %d %d %s", stud[i].name, &stud[i].num, &stud[i].age, stud[i].addr);
	}
	save();
    display();
}

10.4.3 fprintf函数和fscanf函数

格式化I/O：fprintf与fscanf
函数原型：

int fprintf ( FILE *fp, const char  *format [argument...])
int fscanf ( FILE *fp,const char  *format [address...] )

功能：按格式对文件进行I/O操作
返回值：成功，返回I/O的个数；失败，出错或文件尾，返回EOF

fprintf (fp, "%d,%6.2f",i,t);
//将i和t按%d,%6.2f格式输出到fp文件
fscanf(fp, "%d,%f",&i,&t);
//将文件中的整型数据输入i,浮点型数据输入t

10.4.4 其他读写函数

字符串I/O：fgets和fputs

char *fgets( char *s, int n,FILE *fp)
int fputs(char *s,FILE *fp)

功能：从fp指向的文件读写一个字符串
返回值：
fgets正常时返回读取字符串的首地址；出错或文件尾，返回NULL
fputs正常时返回写入的最后一个字符；出错为EOF

fgets从fp所指文件读n-1个字符送入s指向的内存区，并在最后加上’\0’（若读入n-1个字符前遇到换行符或文件尾（EOF）即结束）
fputs把s指向的字符串写入fp指向的文件

10.5 文件的定位

10.5.1 rewind函数

文件位置指针-----指向当前读写位置的指针
顺序读写：位置指针按字节位置顺序移动
随机读写：位置指针按需要移动到任意位置
函数原型：

void rewind(FILE *fp)

功能：重置文件位置指针到文件开头
返回值：无

示例：从文件中第一次将它内容显示在屏幕上并且复制到另一个文件上

#include<stdio.h>
int main()
{
    
    
    FILE *fp1,*fp2;
    fp1 = fopen("file1.c","r");
    fp2 = fopen("file2.c","w");
    while(!feof(fp1)) putchar(getc(fp1));
    rewind(fp1);
    while(!feof(fp1)) putc(getc(fp1),fp2);
    fclose(fp1);
    fclose(fp2);
}

10.5.2 fseek函数和随机读写

fseek函数
函数原型：

int fseek(FILE *fp, long offset, int from)

功能：改变文件位置指针的位置
返回值：成功，返回0；失败，返回非0；
offset:位移量，类型为long型，表示以from为起点移动的量相对值（字节数）。
from:移动的起始位置。
from取值含义：

from value	宏名	含义
0	SEEK_SET	文件头
1	SEEK_CUR	当前位置
2	SEEK_END	文件尾

示例1：磁盘文件上有4个学生数据，要求读入第1,3学生数据并显示

#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
struct student_type
{
    
        char name[10];
     int num;
     int age;
     char addr[15];
}stud[10];
int main()
{
    
    
    FILE * fp;
    int i;
    if ((fp = fopen( "stu_data" , "rb" )) == NULL)
    {
    
    
    printf( "cannot open file\n " );
    exit(0);
    }
    for (i = 0 ;i < 4;i ++ )
    {
    
    
        fseek(fp,i*sizeof(struct student_type),0);
        fread(&stud[i],sizeof(struct student_type),1,fp);
        printf("%s %d %d %s \n",stud[i].name,stud[i].num,stud[i].age,stud[i].addr);
    }
    fclose(fp);
}

示例2：

fseek(fp,10L,SEEK_SET);   //将读写指针移动到离文件头10个字节处
fseek(fp,20L,1);  //将读写指针移动到离当前位置20个字节处
fseek(fp,-10L,2);   //将读写指针移动到离文件末尾处10个字节处。

10.5.3 ftell函数

函数原型：

long ftell(FILE *fp)

功能：返回位置指针当前的位置（用相对文件开头的位移量表示）
返回值：成功，返回当前位置指针位置；失败，返回 -1L

10.6 出错的检测

10.6.1 ferror函数

函数原型：

int  ferror(FILE  *fp)

功能：测试文件是否出现错误
返回值：未出错，0；出错，非0

说明：
1）每次调用文件输入输出函数，均产生一个新的ferror函数值，所以应及时测试
2）fopen打开文件时，ferror函数初值自动置为0

10.6.2 clearerr函数

函数原型：

 void  clearerr(FILE  *fp)

功能：使文件错误标志置为0
返回值：无
说明：出错后，错误标志一直保留，直到对同一文件调clearerr(fp)或rewind或任何其它一个输入输出函数

10.6.3 feof函数

作用：
feof()是检测流上的文件结束符的函数，如果文件结束，则返回非0值，否则返回0

EOF:
1）EOF是一个计算机术语，为End Of File的缩写，在操作系统中表示资料源无更多的资料可读取。资料源通常称为档案或串流。通常在文本的最后存在此字符表示资料结束。
2）文档的结尾都有一个隐藏字符”EOF”，当程序读取它的时候，就会知道文件已经到达结尾。
3）EOF 的值通常为 -1，但它依系统有所不同。

feof()的原理：
站在光标所在位置，向后看看还有没有字符。如果有，返回0；如果没有，返回非0。它并不会读取相关信息，只是查看光标后是否还有内容。

注意：
1）对于文件来说，无论是空文件，还是存有信息的文件，当文件被打开，光标处于默认的开头时，光标后都有信息，这时候调用feof()来查看光标后是否还有内容，就没意义。
2）我们需要从相同中找不同，先使用getc(),从文件中读取一个字符，让光标向后移动一个字符。这时空文件的光标就已经移动到EOF的后面，这时使用feof()就会返回1了。这才是feof()的正确用法。
3）但要注意，一定要将光标回到文件的开头，因为之前判断文件是否为空时，将光标向前移动了一位，必须要将光标恢复到开头，这样才能保证文件的正常读取。

rewind(p);//将光标跳回到文件开头

分类	函数名
打开文件	fopen()
关闭文件	fclose()
文件定位	fseek() ; rewind() ; ftell()
文件读写	fgetc() , getc() , fputc() , putc() , fgets() , fputs() , getw() , putw() , fread() , fwrite() , fscan() , fprintf()
文件状态	feof() , ferror() , clearerr()