一、引言——为什么使用文件
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,我们可以使用文件。
C语言文件操作的意义在于实现数据的持久化,以便于数据的读取、存储和处理,为程序设计提供方便。程序的数据和各种外部设备之间是怎么联系起来的,这里涉及到“流”的概念。
二、流和标准流
2.1 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。
2.2 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。
- 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。
就是因为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。
三、文件指针
在C语言中,文件指针用于在程序中操作文件。一个文件指针是一个特殊的结构体变量,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,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
。文件指针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。在C语言中,所有的输入/输出操作都是通过文件指针完成的。
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。
FILE* pf;//创建一个⽂件指针变量
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间接找到与它关联的文件。
四、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。
- fopen和fclose函数原型
//打开文件
FILE * fopen ( const char * filename,const char * mode );
//关闭文件
int fclose ( FILE * stream );
mode表示文件的打开模式,下面都是文件的打开模式:
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 | 建立一个新的文件 |
“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,建立一个新的文件 | 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 |
“ab+”(读写) | 打开一个二进制文件,在文件尾进行读和写 | 建立一个新的文件 |
- 实例代码举例
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file;
// 使用 fopen 函数打开文件
file = fopen("test.txt", "w");
if (file == NULL) {
printf("无法打开文件\n");
return 1;
}
// 向文件写入内容
fprintf(file, "Hello, World!");
// 使用 fclose 函数关闭文件
fclose(file);
return 0;
}
在这个例子中,我们首先使用 fopen 函数以写入模式 (“w”) 打开一个名为 “test.txt” 的文件。如果文件无法打开(例如,由于权限问题或文件已存在但不可写),fopen 将返回 NULL,我们在这种情况下打印一条错误消息并返回 1 以指示程序出错。
然后,我们使用 fprintf 函数向文件写入一条消息。在这里,fprintf 的第一个参数是文件指针,第二个参数是格式化字符串,类似于 printf 函数。
最后,需要使用 fclose 函数关闭文件。这是很重要的,因为如果你忘记关闭文件,可能会导致数据丢失或其他不可预知的问题。在大多数情况下,你应该始终确保在完成对文件的操作后关闭它。
五、文件的顺序读写
5.1 顺序读写函数介绍
函数名 | 功能 | 适用于 |
---|---|---|
fgetc | 字符输入函数(将文件中的数据输入到内存中) | 所有输入流 |
fputc | 字符输出函数 | 所有输出流 |
fgets | 文本行输入函数 | 所有输入流 |
fputs | 文本行输出函数 | 所有输出流 |
fscanf | 格式化输入函数 | 所有输入流 |
fprintf | 格式化输出函数 | 所有输出流 |
fread | 二进制输入 | 文件 |
fwrite | 二进制输出 | 文件 |
5.2 函数应用举例
1.fgetc和fputc函数
fgetc
(一次读取文件中的一个字符到内存中)
int fgetc ( FILE * stream );//fgetc函数原型
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* file = fopen("data.txt", "r"); // 打开名为 "data.txt" 的文件以供读取
if (file == NULL)
{
printf("无法打开文件\n");
return 1;
}
char ch;
while ((ch = fgetc(file)) != EOF) // 读取文件直到遇到文件结束符(EOF)
{
printf("%c", ch); // 打印每个读取的字符
}
fclose(file); // 关闭文件
return 0;
}
上面的例子中,把data.txt文件中的所有字符内容打印在屏幕上。
data,txt 事先编辑好内容,文件内容如下:
运行结果如下:
fputc
(一次把内存中的一个字符写入到文件中)
int fputc ( int character, FILE * stream );//fputc函数原型
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* fp = fopen("data.txt","w");
char a[] = "hello bit~~";
for (int i = 0; i < 10; i++)
{
fputc(a[i], fp);
}
fclose(fp);
return 0;
}
代码中使用了 fputc 函数将字符串 “hello bit~~” 的前10个字符写入到 “data.txt” 文件中。
2.fputs和fgets函数
fputs
函数一次向一个文件写入一行字符串。
int fputs ( const char * str, FILE * stream );//fputs函数原型
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* file = fopen("example.txt", "w"); // 打开一个文件以写入
if (file == NULL)
{
printf("无法打开文件\n");
return 1;
}
const char* text = "Hello, World!\n"; // 这是我们将要写入的字符串
fputs(text, file); // 将字符串写入到 file 指向的文件
fclose(file); // 关闭文件
return 0;
}
运行代码后,代码路径下生成example.txt文件内容如下:
在上述代码中,fputs 函数接收两个参数:要写入的字符串和一个文件指针。这个函数将字符串写入到文件,然后我们使用 fclose 来关闭文件。
fgets
函数一次从一个文件中读取一行字符串。
char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );//fgets函数原型
接下来,我们使用 fgets 来从同一个文件中读取这行字符串:
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE *file = fopen("example.txt", "r"); // 打开一个文件以读取
if (file == NULL)
{
printf("无法打开文件\n");
return 1;
}
char buffer[100]; // 创建一个缓冲区来保存文件中的字符串
fgets(buffer, sizeof(buffer), file); // 从 file 指向的文件读取字符串到 buffer 中
printf("%s", buffer); // 打印读取到的字符串
fclose(file); // 关闭文件
return 0;
}
运行结果如下:
在这个代码中,fgets 函数接收三个参数:一个目标缓冲区,缓冲区的大小,以及一个文件指针。fgets 将从文件中读取最多大小为缓冲区大小的字符串,并保存到缓冲区中。然后我们使用 printf 来打印读取到的字符串,最后我们再次使用 fclose 来关闭文件。
3.fscanf和fprintf函数
格式化输入输出函数
int fscanf ( FILE * stream, const char * format, ... );//fscanf函数原型
int fprintf ( FILE * stream, const char * format, ... );//fprintf函数原型
//对比scanf和printf
int scanf ( const char * format, ... );
int printf ( const char * format, ... );
通过对以上函数原型的对比可以知道:fscanf和fprintf函数这俩个函数使用十分类似,fscanf和fprintf是多了一个文件指针参数,其他的都和scanf、printf一样。直接看例子:
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file;
file = fopen("test.txt", "w");
if (file == NULL) {
printf("无法打开文件\n");
return 1;
}
int i;
for (i = 0; i < 10; i++) {
fprintf(file, "数字 %d\n", i);
}
fclose(file);
return 0;
}
在这个例子中,我们使用 fopen
打开一个名为 “test.txt” 的文件以写入数据。然后使用 fprintf
将一些数字写入到这个文件中。最后,我们使用 fclose
来关闭文件。
然后,我们来看一下 fprintf
的例子:
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file;
file = fopen("test.txt", "r");
if (file == NULL) {
printf("无法打开文件\n");
return 1;
}
char buffer[100];
while (fscanf(file, "%s", buffer) != EOF) {
printf("%s\n", buffer);
}
fclose(file);
return 0;
}
在这个例子中,我们使用 fopen
打开一个名为 “test.txt” 的文件以读取数据。然后使用 fscanf
从这个文件中读取字符串,并将其打印出来。当 fscanf
读取到文件结束符(EOF)时,循环终止。最后,我们使用 fclose
来关闭文件。
4. fread和fwrite函数
fread
和fwrite
是C语言中的函数,它们用于从文件中读取和写入数据。
fread
函数用于从文件中读取数据,其语法如下:
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream)
其中,ptr
是指向要读取数据的缓冲区的指针,size
是每个元素的大小,count
是要读取的元素个数,stream
是文件流指针。
fwrite函数用于将数据写入文件中,其语法如下:
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream)
其中,ptr
是指向要写入文件的数据的指针,size
是每个元素的大小,count
是要写入的元素个数,stream
是文件流指针。
这两个函数通常用于二进制文件的读写。
在读写时,必须使用二进制模式,需要注意文件的打开方式(如只读wb
、只写rb
、追加ab
等)以及文件指针的位置。
这里有一个小知识点:
fread
和fwrite
是有返回值的,fread
和fwrite
的返回值是size_t类型的整数值,表示函数成功读取或写入的元素个数。正常读取或写入操作情况下,返回值都应该是函数参数中包含的元素个数,即等于
size_t count
如果读取或写入操作失败,fread和fwrite将返回一个比预期小的值。例如,如果你试图读取10个元素,但只读取了5个,那么fread将返回5。同样,如果你试图写入10个元素,但只写入了5个,那么fwrite将返回5。
你可以使用fread和fwrite的返回值来检查是否成功读取或写入了预期数量的元素。如果返回值与预期不符,则可能需要处理错误或采取其他措施。
举例:
假设你有一个名为“input.txt”的文本文件,其内容如下所示:
This is an example.
It shows how to use fread and fwrite.
下面是一个C程序,它读取“input.txt”文件中的内容,将其写入一个新文件“output.txt”中,并输出成功读取和写入的元素个数:
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *input_file, *output_file;
char buffer[1024];
size_t bytes_read, bytes_written;
// 打开输入文件
input_file = fopen("input.txt", "rb");
if (input_file == NULL) {
fprintf(stderr, "无法打开输入文件!\n");
return 1;
}
// 打开输出文件
output_file = fopen("output.txt", "wb");
if (output_file == NULL) {
fprintf(stderr, "无法打开输出文件!\n");
fclose(input_file);
return 1;
}
// 使用fread和fwrite进行读写操作
while ((bytes_read = fread(buffer, sizeof(char), sizeof(buffer), input_file)) != 0) {
bytes_written = fwrite(buffer, sizeof(char), bytes_read, output_file);
printf("已读取 %zu 个元素,已写入 %zu 个元素\n", bytes_read, bytes_written);
}
// 关闭文件
fclose(input_file);
fclose(output_file);
printf("读取和写入完成!\n");
return 0;
}
运行该程序后,它将输出以下内容:
已读取 27 个元素,已写入 27 个元素
已读取 27 个元素,已写入 27 个元素
读取和写入完成!
六、文件的随机读写
在C语言中,可以使用以下函数来实现文件的随机读写:
函数名 | 用途 |
---|---|
fseek() | 用于设置文件指针的位置。可以使用的文件指针位置模式包括SEEK_SET (从文件开头算起)、SEEK_CUR (从当前位置算起)和SEEK_END (从文件末尾算起)。 |
ftell() | 用于获取当前文件指针的位置。 |
rewind() | 让文件指针的位置回到文件的起始位置 |
fread() | 用于从文件中读取数据。可以指定读取的元素大小和数量,以及文件指针的位置。 |
fwrite() | 用于将数据写入文件中。可以指定要写入的数据大小和数量,以及文件指针的位置。 |
6.1 fseek
int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );
int fseek(FILE *stream, long int offset, int origin )
参数:
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。
origin -- 参照点,可以是 SEEK_SET(从文件开始位置开始移动),
SEEK_CUR(从当前位置开始移动),
或 SEEK_END(从文件末尾开始移动)。
返回值:
如果成功,则该函数返回零,否则返回非零值。
6.2 ftell
long int ftell ( FILE * stream );
long int ftell(FILE *stream)
参数
stream -- 这是指向 FILE 对象的指针,该 FILE 对象标识了流。
返回值
ftell 函数的返回值是当前文件指针的位置偏移量,以字节为单位,从文件的开头开始计算。
6.3 rewind
void rewind(FILE *stream);//函数原型
//代码举例↓↓↓↓
/* rewind example */
#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);//等价于printf("%s",buffer);
return 0;
}
以上代码的运行结果如下:
以上代码的意思是:
首先使用一个循环,用fputc
把大写字母’A’到大写字母‘Z’这26个字符写入到名为’myfile.txt
’的文件中,写完之后,这时文件指针指向的位置是文件的末尾,使用rewind()
函数,让文件指针的位置回到文件的起始位置,接着再使用fread()函数从头到尾把文件的内容读取到buffer数组中,然后给数组buffer最后一个元素设置为\0
,(加上字符串的结束标志),最后使用printf
函数,以字符串的形式打印buffer
数组中的内容。
6.4 代码举例
使用这些函数可以实现文件的随机读写,例如:
FILE *fp;
char buffer[100];
int num;
fp = fopen("file.txt", "r"); // 打开文件
if(fp == NULL) {
printf("Error opening file\n");
return -1;
}
fseek(fp, 10, SEEK_SET); // 将文件指针移动到第10个字节处
num = fread(buffer, sizeof(char), 20, fp); // 从当前位置读取20个字节,存储到buffer数组中
fclose(fp); // 关闭文件
上述代码中,首先使用fopen()
函数打开文件,然后将文件指针移动到第10个字节处,从当前位置读取20个字节并将其存储到buffer
数组中,最后使用fclose()
函数关闭文件。
七、文件读取结束的判定
C语言文件操作过程中,避免不了对文件结束的判定,特别是读取文件数据到内存中去的时候,不可能让程序一直读取文件中的内容不停止,而是当文件中所有内容都读到内存中后,结束文件读取的操作。
7.1 feof
关于文件结束的判定,首先要了解一个函数feof
int feof ( FILE * stream );//函数原型
该函数的返回值有两种可能:
如果文件读取操作结束不是 因为文件已经到达末尾
,feof() 函数返回 0,即 false。
如果文件读取操作结束是因为文件已经到达末尾
,feof() 函数返回非零值,即 true。
需要注意的是: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。
以下是使用feof()函数的基本例子:
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE *file = fopen("test.txt", "r");
if (file == NULL)
{
printf("Failed to open file\n");
return 1;
}
char ch;
while (!feof(file))
{
ch = fgetc(file);
if (ch != EOF)
{
printf("%c", ch);
}
}
fclose(file);
return 0;
}
在这个例子中,我们使用fgetc()
函数一次读取一个字符,然后使用feof()
检查是否到达文件末尾。如果feof(file)
返回非零值,就意味着文件正常读取结束,文件指针已经到达文件末尾,所以循环停止。
需要注意的是,即使在最后一次读取之后,feof()
仍然会返回非零值,因为它只是在读取操作之前检查文件状态。换句话说,如果你在最后一次读取操作之后再次调用feof()
,它仍然会返回非零值。如果你想在最后一次读取操作之后确认文件已经读取结束,你需要使用ferror()
函数来检查是否有其他错误发生。
7.2 fgets()或者getc()
另一种判定文件是否已经读取到结束的方法是使用fgets()或getc()等读取函数读取文件,然后检查结果是否为EOF。例如:文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-725662.html
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE *file = fopen("test.txt", "r");
if (file == NULL)
{
printf("Failed to open file\n");
return 1;
}
char buffer[100];
while (fgets(buffer, 100, file) != NULL)
{
printf("%s", buffer);
}
fclose(file);
return 0;
}
在这个例子中,我们使用fgets()函数一次读取一行,当fgets()返回NULL时,意味着已经到达文件末尾。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-725662.html
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