C语言之文件操作

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文件基础概念

C语言中的文件是指一种数据存储形式，它通常用于在磁盘上保存数据。文件可以是文本文件、二进制文件和特殊文件，如设备文件等。

文件基础概念| 什么流

操作系统是以文件为单位对数据进行管理的，输入输出是数据传送的过程，数据如流水一样从一处流向另一处，因此常将输入输出形象地称为流(stream)，即输入输出流。C语言把文件看作是一个字节的序列，即由一个一个字节的数据顺序组成。一个输入输出流就是一个字节流或二进制流。

文件基础概念| 文件标识

文件标识包括三部分:

• 文件路径: 表示文件在外部存储设备中的位置。 表示文件在外部存储设备中的位置，通常文件路径可以用相对路径和绝对路径描述。绝对路径：可以直接通过路径找到存储位置。相对路径：相对于某个文件去描述路径。./ ： 相对于某个文件的当前路径。../ ： 相对于某个文件的上层路径。
• 文件名主干:一般是文件名。
• 文件后缀:表示文件的性质。如:.txt .doc .dat .c .h 。

文件基础概念| 文件分类

C语言中的文件可以分为以下几类：

• 文本文件:以ASCII或Unicode字符编码的文件，可以用文本编辑器打开和编辑。
• 二进制文件:包含二进制数据的文件，无法用文本编辑器直接读取或编辑。
• 特殊文件:如设备文件、管道等，通常用于与操作系统进行通信或进行进程间通信。

文件基础概念| 文件缓冲区

文件缓冲区是用于暂存文件读写数据的内存空间，即在内存中开辟一段预留的空间，将文件数据先读入该空间中，并在需要时再从该空间中读取或往该空间中写入数据，以减少对磁盘的频繁读写次数。如上文提到的互联网知识所述，使用文件缓冲区可以缓和CPU与I/O设备之间速度不匹配的矛盾。

C语言文件操作

文件操作| 文件指针

在C语言中用一个指针变量指向一个文件，这个指针称为文件指针。通过文件指针就可对它所指的文件进行各种操作。C语言内置的文件指针类型FILE*，创建文件基本语法：FILE* pf;

在标准输入输出库库中，系统定义了三个FILE型的指针常量：

• stdin(标准输入文件指针) 指向在内存中与键盘相应的文件信息区，因此，用它进行输入就蕴含了从键盘输入。
• stdout(标准输出文件指针) 指向在内存中与显示器屏幕相应的文件信息区，因此，用它进行输出就蕴含了输出到显示器屏幕。
• stderr (标准错误文件指针) 用来输出出错的信息，它也指向在内存中与显示器屏幕相应的文件信息区，因此，在程序运行时的出错的信息就输出到显示器屏幕。

文件操作| 文件位置

一般情况下，在对字符文件进行读写时，文件的位置指针指向文件开头，这时如果对文件进行读的操作，就读第一个字符，然后文件的位置指针顺序向后移一个位置，在下一次执行读的操作时，就将指针指向的第二个字符读入。 依此类推，直到遇文件尾。有时希望在一个文件的原有数据之后再添加新的数据，应该把文件位置指针移到文件尾，然后再接着写入新的数据，这就是文件的追加。注意：这个文件内部的位置指针与C语言中的指针不是一回事。位置指针仅仅是一个标志，表示文件读写到的位置，也就是读写到第几个字节，它不表示地址。文件每读写一次，位置指针就会移动一次，它不需要你在程序中定义和赋值，而是由系统自动设置，对用户是隐藏的。

C语言文件末尾通常是用EOF标识，通常可以通过int feof(FILE* _Stream);判定未见指针是否到达文件末尾，详细使用参见文件读写。

文件操作| 打开与关闭文件

在C语言中，可以使用标准I/O库提供的函数来打开和关闭文件。下面是打开和关闭文件的函数：

FILE* fopen(char const* _FileName,char const* _Mode)：用于打开指定的文件，并返回一个文件指针。

• _FileName：文件路径
• _Mode：读写方式返回值：打开失败返回空指针

int fclose(FILE* _Stream)：用于关闭指定的文件，并释放相关资源。

• _Stream：关闭文件指针
• 返回值：关闭成功返回0，失败返回EOF

打开方式详解

模式	含义	说明
r	只读	文件必须存在，否则打开失败
w	只写	若文件存在，则清除原文件内容后写入；否则，创建文件后写入
a	追加只写	若文件存在，则位置指针移到文件末尾，在文件尾部追加写入，故该方式不删除原文件数据；若文件不存在，则创建
r+	读写	文件必须存在。在只读 r 的基础上加 '+’ 表示增加可写的功能。
w+	读写	在只写 w 的基础上加 '+’ 表示增加可读的功能
a+	读写	在”a”模式的基础上，增加可读功能
rb	二进制读	功能同模式”r”，区别：b表示以二进制模式打开。下同
wb	二进制写	功能同模式“w”。二进制模式
ab	二进制追加	功能同模式”a”。二进制模式
rb+	二进制读写	功能同模式”r+”。二进制模式
wb+	二进制读写	功能同模式”w+”。二进制模式
ab+	二进制读写	功能同模式”a+”。二进制模式

文件打开常见失败原因

在文件操作总经常会出现文件打开失败问题,总结主要有以下几点原因。

• 用”r”只读的方式打开一个不存在的文件
• 文件路径错误
• 文件名非法:反斜杠(\) 正斜杠 (/) 冒号 (:) 星号 (*) 问号 (?) 双引号 (“) 小于号 (<) 大于号 (>) 竖线(|)
• 权限不够:以管理员身份运行该程序即可，例如C盘系统文件夹中文件打开

文件打开和关闭综合代码

#include <stdio.h>int main(){ FILE* read = fopen('read.txt', 'r'); if (read == NULL) { printf('r:文件打开失败!\n'); } else { printf('r:文件打开成功!\n'); fclose(read); } FILE* write = fopen('write.txt', 'w'); if (write == NULL) { printf('w:文件打开失败!\n'); } else { printf('w:文件打开成功!\n'); fclose(write); } FILE* append = fopen('append.txt', 'a'); if (append == NULL) { printf('a:文件打开失败!\n'); } else { printf('a:文件打开成功!\n'); fclose(append); } return 0;}

程序运行结果如下：

文件操作| 文件读写

字符方式读写

字符读写使用下面两个函数完成：

int fputc(int _Character,FILE* _Stream)：文件字符写操作

• _Character：写的字符
• _Stream：写的文件
• 返回值：写入的字符

int (FILE* _Stream)：文件字符读操作。

• _Stream：读的文件
• 返回值：读取的字符

案例代码如下：

#include <stdio.h>//保存文件void saveFile(const char* str) {  FILE* fp = fopen('info.txt', 'w');  int i = 0;  while (str[i] != '\0')  {    printf('%c\n',fputc(str[i], fp));    i++;  }  fclose(fp);}//读取文件并显示void readFile() {  FILE* fp = fopen('info.txt', 'r');  if (fp == NULL)   {    printf('文件打开失败!\n');    return;  }  int userKey = fgetc(fp);  while (userKey != EOF)   {    putchar(userKey);    userKey = fgetc(fp);  }  fclose(fp);}int main(){  char str[] = { 'coolmoying' };  saveFile(str);  readFile();  return 0;}

运行结果如下：

字符串方式读写

字符串读写使用下面两个函数完成：

int fputc(int _Character,FILE* _Stream)：文件字符写操作

• _Character：写的字符
• _Stream：写的文件返回值：写入的字符

int (FILE* _Stream)：文件字符读操作。

• _Stream：读的文件
• 返回值：读取的字符

案例代码如下：

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdbool.h>//保存文件void saveFile(const char* str) { FILE* fp = fopen('info.txt', 'w'); //写入多行 fputs(str, fp); fputs(str, fp); fclose(fp);}//读取文件并显示void readFile() { FILE* fp = fopen('info.txt', 'r'); if (fp == NULL) { printf('文件打开失败!\n'); return; } char buffer[1024] = { '' }; while (fgets(buffer, 10, fp)!=NULL) { printf('%s', buffer); } fclose(fp);}int main(){ char str[] = { 'coolmoying\n' }; saveFile(str); readFile(); return 0;}

运行结果如下：

格式化方式读写

格式化读写使用下面两个函数完成：

int fprintf(FILE* _Stream,char const* _Format,…)：文件格式化写操作

• _Stream：写的文件,当第一个参数是stdout 和printf一样的功能
• _Format，…：格式控制，类似printf函数参数
• 返回值：写入的字符个数

int fscanf(FILE* _Stream,char const* _Format,…)：文件格式化读操作。

• _Stream：读的文件，当第一个参数是stdin和scanf函数一样的功能
• _Format，…：格式控制，类似scanf函数参数
• 返回值：读取的成功的数据个数，读取到文件末尾返回EOF

通常格式化读写可以用来读写结构体数据，表格数据读写非常方便，案例代码如下：

#include <stdio.h>#include <string.h>struct MM {  char name[20];  int age;  double money;};//结构体数组写操作void saveFile(struct MM array[], int arrayNum) {  FILE* fp = fopen('test.txt', 'w');  for (int i = 0; i < arrayNum; i++)   {    fprintf(fp, '%s\t%d\t%.1lf\n',       array[i].name, array[i].age, array[i].money);  }  fclose(fp);}//结构体数组读操作void readFile() {  FILE* fp = fopen('test.txt', 'r');  struct MM temp;  //文件读操作不需要格式控制  while (fscanf(fp, '%s\t%d\t%lf\n',    temp.name, &temp.age, &temp.money) != EOF)   {    //可以存储到数组中,这里直接打印    printf('%s\t%d\t%.1lf\n',      temp.name, temp.age, temp.money);  }  fclose(fp);}int main(){  struct MM array[3] = {    {'moying',18,100},    {'girl',28,98},    {'mm',18,78} };  saveFile(array, 3);  readFile();  return 0;}

运行结果如下：

二进制方式读写

二进制读写使用下面两个函数完成：

size_t fwrite(void const* _Buffer,size_t* _ElementSize,size_t* _ElementCount,FILE* _Stream)：文件格式化写操作

• _Buffer：被写入数据的首地址
• _ElementSize：每次写入的大小
• _ElementCount：几次写入_Stream：写的文件
• 返回值：_ElementCount

size_t fread(void const* _Buffer,size_t* _ElementSize,size_t* _ElementCount,FILE* _Stream)：文件格式化读操作。

• _Buffer：读到指定内存的首地址
• _ElementSize：每次读取的大小
• _ElementCount：读取的份数
• _Stream：读的文件
• 返回值：_ElementCount

通常格式化读写可以用来读写结构体数据非常方便，文件中数据可能存在乱码，能成功读出来即可，读写打开文件方式一定要记得带b走，案例代码如下：

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdbool.h>struct MM { char name[20]; int age; double money;};//结构体数组写操作void saveFile(struct MM array[], int arrayNum) { FILE* fp = fopen('test.txt', 'wb'); int result=fwrite(array, sizeof(struct MM), arrayNum, fp); fclose(fp);}//结构体数组读操作void readFile() { FILE* fp = fopen('test.txt', 'rb'); struct MM temp = {0}; //通常用返回值作判定,不用数组长度，数据未知 while (fread(&temp, sizeof(struct MM), 1, fp)!=0) { //可以转存到指定数组中，这里只做打印测试 printf('%s\t%d\t%.lf\n', temp.name, temp.age, temp.money); } fclose(fp);}int main(){ struct MM array[3] = { {'moying',18,100}, {'girl',28,98}, {'mm',18,78} }; saveFile(array, 3); readFile(); return 0;}

运行结果如下：

文件操作| 文件指针移动

C语言文件指针在文件读写过程中都是内部实现移动过程，一个文件指针写完数据到达文件末尾，直接进行读取操作，不能读出任何东西。C语言提供了一些操作文件指针函数，主要有以下这些：

void rewind(FILE* _Stream)：把文件指针还原到文件开头

• _Stream：还原的文件指针

void fseek(FILE* _Stream,long _Offset,int _Origin)：移动文件指针

• _Stream：移动的文件指针
• _Offset：相对于参照点的偏移量
• _Origin：参照点
• SEEK_SET：文件开头
• SEEK_CUR：当前位置
• SEEK_END：文件结束通常适用于二进制读写中实现指定数据读写

long fseek(FILE* _Stream)：统计文件指针移动字节数

示例程序| 获取文件大小

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdbool.h>int getFileSize(const char* filename) {  FILE* fp = fopen(filename, 'r+');  if (fp == NULL)    return 0;  fseek(fp, 0L, SEEK_END);  int size = ftell(fp);  fclose(fp);  return size;}int main(){  printf('size:%d\n', getFileSize('./wegame.exe'));  return 0;}

运行结果如下：

C语言文件重定向操作

文件重定向是一种将程序的输入和输出源更改为文件的操作。可以使用重定向操作符 < 和 > 来实现文件重定向。其中 < 运算符用于指定程序的输入数据来源为一个文件，而 > 运算符用于将程序的输出结果写入到一个文件中。重定向操作符后可跟文件路径，表示要将输入或输出流重定向到该文件。C语言提供了以下函数实现文件重定向：

FILE* freopen(char const* _FileName,char const* _Mode,FILE* _Stream)：文件重定向

• _FileName：定向的文件CON：重定向恢复到控制台
• _Mode：读写方式
• _Stream：定向的内容 stdin：定向标准输入 stdout：定向标准输出

示例程序| 文件重定向

#include <stdio.h>int main() { FILE* ouput = freopen('output.txt', 'w', stdout); //会输出到文件里 puts('coolmoying'); putchar('A'); fprintf(stderr, 'error\n'); //标准错误，不能重定向，只能输出到黑窗口 FILE* input = freopen('input.txt', 'r', stdin); if (!ouput) { perror('重定向失败！\n'); } int a = 0, b = 0; //文件中的数据完成输入 scanf('%d%d', &a, &b); //定向恢复 ouput = freopen('CON', 'w', stdout); if (!ouput) { perror('重定向恢复失败！\n'); } printf('sum=%d\n', a + b); return 0;}

运行结果如下：