什么是文件
文件是是计算机硬盘存储的数据的集合,它可以是文本文档,也可以是图片,程序等等。将数据存储进文件内可以很好的保存数据,方便程序员对文件的操作。
文件的类型
一般根据存储数据类型的不同可以分为二进制文件和文本文件。数据在内存中是以二进制存储的,不加任何转换的输出就是二进制文件,如果要求数据在外存以ASCII码(美国信息交换标准代码)的形式显示就是文本文件。
需要注意的是,数值型数据在外存中既可以以二进制存储,也可以以ASCII值存储,字符型数据在外存中只能以ASCII值存储,而这两者在内存中都是以二进制存储的。
文件操作
流的概念
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。
换句话说:流就是程序员与外部沟通的桥梁
同样在对文件进行操作的时候本质上也是数据的输入与输出,所以也要以流为介质,每个文件都有一个与之对应的文件信息区(也就是所谓的流),我们可以通过定义FILE*(文件指针)类型的变量实现与文件有关的操作。
标准流
C语言程序在启动时默认打开了三个流:
- stdin —— 标准输入流,用于获取从键盘上输入的数据,如scanf,fscanf(后续会讲)等
- stdout —— 标准输出流,将从键盘获取的数据显示在控制台(就是屏幕)上,如printf,fprintf等
- stderr —— 标准错误流,将错误信息显示在控制台上
标准流可以理解为数据读取和输出都是在屏幕上进行的,而在文件操作时会用到文件流,也就是专门进行文件操作的流,通过文件流就可以使用各种函数较好的对文件进行维护。
文件操作的步骤
那么我们该如何找到文件呢?
FILE* pf=NULL;
C语言规定,所有的文件操作都是基于文件类型的指针,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。
文件操作大概可以分为三步:
- 打开文件(fopen)
- 读/写文件
- 关闭文件(fclose)
代码框架如下:
VS编译环境下需要在头文件前加#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS预编译指令,因为编译器认为fopen是不安全的。
几乎所有的文件操作的都是基于这个模板开展的。
int main() {//创建文件指针并打开文件FILE* pf = fopen("test_3_26", "r");//判断是否能打开文件if (pf == NULL){perror("fopen");//显示报错信息return 1;}//文件操作(读/写)/*.......*///关闭文件fclose(pf);pf = NULL;//将pf置空防止其成为野指针return 0; }
接下来我们会对在文件操作中常用的函数进行讲解。
文件的打开与关闭
fopen
作用:打开指定路径下的文件。
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
参数1
const char * filename:打开文件的路径,可分为绝对路径和相对路径:
绝对路径是文件或目录在文件系统中的完整路径,从根目录开始一直到目标文件或目录的路径描述。
使用绝对路径时,需要提供完整的路径信息,包括根目录。
例如,Windows 系统中的绝对路径可能类似于 C:\Users\Username\Documents\photos,Linux 或 macOS 中的绝对路径可能类似于 /home/username/documents/photos相对路径是相对于当前工作目录(当前所在位置)的路径。
使用相对路径时,文件或目录的位置是相对于当前位置的描述,不需要从根目录开始描述。
例如,在一个名为 documents 的文件夹中有一个子文件夹 photos,要访问 photos 文件夹可以使用相对路径 ./photos。在C程序中如果文件和main文件在同一个文件夹下,相对路径就是文件名+后缀名。参数2
const char * mode:打开文件的方式(只需要记最常用的几种即可)
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
返回值:如果打开文件成功返回该文件的地址,打开失败返回NULL。
样例:
/*文件操作模板省略*/FILE* pf = fopen("test_3_26", "r");//以“只读”的方式打开文件 if (pf == NULL) {fclose(pf);//关闭文件perror("fopen");return 1; }
fclose
作用:关闭参数指针指向的文件
int fclose ( FILE * stream );
参数FILE*stream:直接传入指向要关闭文件的指针即可(如上文中的pf)。
返回值:如果文件被成功关闭则返回返回0,如果失败返回非0值 。
文件的顺序读写
函数名 | 功能 | 适⽤于 |
fgetc | 字符输⼊函数 | 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 |
对于本文来说,适用于所有流的意思是该函数既可以在标准流中进行输入或输出,也可以在文件中输入或输出,只适用于文件流代表该函数只能在文件中进行数据操作。
fgetc
作用:从文件流中获取一个字符(一次只能获取一个字符),需要注意的是每次调用fgetc函数后文件中的光标会后移读取下一个字符,直到EOF。
int fgetc ( FILE * stream );
参数:指向指定文件的指针。
返回值:如果成功读取到字符,则返回该字符的ASCII码值;如果读取失败或文件结束(EOF)返回EOF。
样例:
//读取文本文件text_3_26中的所有字符 /*文件操作模板省略*/int ch = 0; while ((ch = fgetc(pf)) != EOF) {printf("%c\n", ch); }
输出结果:
fputc
作用:每次向文件中写入一个字符,写入成功后光标后移。
int fputc ( int character, FILE * stream );
参数:
- int character:要写入文件的字符
- FILE * stream:指向要写入文件的指针
返回值:如果字符被成功写入返回被写入字符的ASCII值,如果写入失败返回EOF。
样例:
/*文件操作模板省略*/fputc('a', pf); fputc('b', pf); fputc('c', pf); fputc('d', pf); fputc('e', pf);
输出结果:
fputs
作用:向文件中写入字符串
int fputs ( const char * str, FILE * stream );
参数:
- const char * str:被写入的字符串。
- FILE * stream:指向文件的指针。
返回值:成功写入返回一个非负值,写入失败返回EOF。
样例:
在多次调用fputs函数时如果不加'\n'修饰,字符串会在上次光标停留处继续打印在同一行,在字符串后加上'\n'才会换行输出。
- 不加'\n'
fputs("hello world", pf); fputs("hello world", pf);
运行结果:
- 加'\n'
fputs("hello world\n", pf); fputs("hello world", pf);
运行结果:
fgets
作用:从文件中最多读取num-1个字符并存入字符串,并在字符串结尾加上'\0'(第num个字符)
char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );
参数:
- char * str:指向从文件中读取的字符串的字符指针。
- int num:最多从文件中读取的num-1个字符,第num位放'\0'。
返回值:成功后,该函数返回 str。如果在尝试读取字符时遇到文件末尾,返回NULL。如果在读取任何字符之前发生这种情况,则返回的指针为空指针NULL(并且 str 的内容保持不变)。如果发生读取错误,则报错,并返回空指针NULL(但 str 指向的内容可能已更改)。
样例:
char arr[10] = { 0 }; fgets(arr, 10, pf);
fgets只能读取在同一行的字符,而且如果条件允许'\n'也会读取进来,但是不会换行的读取。
读取文件中的全部数据:
/*文件操作模板省略*/char arr[20] = { 0 }; while (fgets(arr, 20, pf) != NULL)//读取到文件末尾返回NULL {printf("%s", arr); }
运行结果:
fscanf
作用:从文件中读取格式化的数据。
int fscanf ( FILE * stream, const char * format, ... );
参数:
- FILE * stream:打开文件的指针。
- 参数数量不固定,根据变量类型和数量而定
返回值:成功后,该函数返回成功填充的参数列表的项数。也可能由于匹配失败、读取错误或文件末尾的范围而更少(甚至为零)。如果在读取时发生读取错误或到达文件末尾,报错。而且,如果在成功读取任何数据之前发生任何情况,则返回 EOF。
样例:
struct Student {int age;char name[20];float score; };/*文件操作模板省略*/struct Student s = { 0 }; fscanf(pf, "%s %d %f", s.name, &(s.age), &(s.score));//从文件中获取数据printf("%s %d %.1f", s.name, s.age, s.score);
运行结果:
fprintf
作用:向文件中写入格式化数据(以文本的形式)
int fprintf ( FILE * stream, const char * format, ... );
参数:
- FILE * stream:指定的文件指针
- const char * format, ...对应向文件中输出的数据的类型
返回值:成功后,将返回写入的字符总数。如果发生写入错误,则返回负数。
样例:
struct Student {char name[20];int age;float score; };/*文件操作模板省略*/ //FILE* pf = fopen("test_3_26.txt", "w+");//打开方式修改为"w+"struct Student s = {"张三",18,65.5}; fprintf(pf, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);
运行结果:
fwrite
作用:以二进制的的形式向文件中写入
size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );
参数:
- const void * ptr:指向被写入元素内存块的指针。
- size_t size:被写入元素的数据类型。
- size_t count:写入元素的个数。
- FILE * stream:文件指针。
返回值:返回成功写入的元素总数。如果此数字与 count 参数不同,则写入错误会阻止函数完成。如果 size 或 count 为零,则函数返回零。
样例:
/*文件操作模板省略*/ //FILE* pf = fopen("test_3_26.txt", "rb");//以"rb"打开文件int arr1[5] = { 1,2,3,4,5 }; int arr2[5] = { 0 }; fwrite(arr1, sizeof(arr1[0]), 5, pf);//以二进制形式写入
运行结果:
以二进制形式输入的数据我们是看不懂的,需要搭配fread函数(见后文)读出来。
fread
作用:以二进制的形式从文件中读取数据(只适用于文件流)。
size_t fread ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );
参数:
- void * ptr:从文件中读取的数据放在ptr中。
- size_t size:读取数据类型的大小。
- size_t count:读取元素的个数。
- FILE * stream:文件指针。
返回值:返回成功读取的元素总数。如果此数字与 count 参数不同,则表示读取时发生读取错误或到达文件末尾。如果 size 或 count 为零,则该函数返回零。
样例:
/*文件操作模板省略*/ //FILE* pf = fopen("test_3_26.txt", "rb");//以"rb"打开文件int arr1[5] = { 1,2,3,4,5 }; int arr2[5] = { 0 }; fread(arr2, sizeof(arr2[0]), 5, pf);//以二进制形式读取 for (int i = 0; i < 5; i++)printf("%d ", arr2[i]);
运行结果:
文件的随机读写
fseek
作用: 根据⽂件指针的位置和偏移量来定位⽂件指针。
int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );
参数:
- FILE * stream:文件指针。
- long int offset:相对于起始位置的偏移量。
- int origin:起始位置。
- 第三个参数起始位置一共有三种类型
参数 文件指针的起始位置 SEEK_SET 文件开头 SEEK_CUR 文件指针的当前位置 SEEK_END 文件末尾
返回值:如果成功,该函数将返回零。否则返回非零值。
样例:
当参数origin位SEEK_END时,此时的偏移量应为负值。
- 偏移量位正或0
/*文件操作模板省略*/ //FILE* pf = fopen("test_3_26.txt", "r");//以"r"打开文件int ch1 = fgetc(pf);//a int ch2 = fgetc(pf);//b int ch3 = fgetc(pf);//c printf("%c %c %c\n", ch1, ch2, ch3);fseek(pf, 0, SEEK_SET);//相对于文件开头偏移0个单位int ch4 = fgetc(pf);//a printf("%c\n", ch4);
运行结果:
- 偏移量为负
/*文件操作模板省略*/int ch1 = fgetc(pf);//a int ch2 = fgetc(pf);//b int ch3 = fgetc(pf);//c printf("%c %c %c\n", ch1, ch2, ch3);fseek(pf, -1, SEEK_END);//相对于文件末尾偏移1个单位int ch4 = fgetc(pf);//g printf("%c\n", ch4);
运行结果:
ftell
作用: 返回⽂件指针相对于文件开头的偏移量。(fseek函数可以规定字符指针的位置,见前文)
long int ftell ( FILE * stream );
参数:FILE * stream:文件指针。
返回值:文件指针相对于文件开头的偏移量。
样例:
当文件指针位于文件末尾时,ftell的返回值就是该文件中所有的字符数。
/*文件操作模板省略*/ fseek(pf, 0, SEEK_END);//文件末尾 printf("%d\n", ftell(pf));
运行结果:
rewind
作用:将文件指针的位置设置为开头。
void rewind ( FILE * stream );
参数:FILE * stream:文件指针。
样例:
/*文件操作模板省略*/ int ch1 = fgetc(pf);//a int ch2 = fgetc(pf);//b int ch3 = fgetc(pf);//c printf("%c %c %c\n", ch1, ch2, ch3);rewind(pf);int ch4 = fgetc(pf);//a printf("%c\n", ch4);
运行结果:
文件读取结束的判定
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。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。