【C语言】C语言文件操作详解（一）

news2024/11/16 6:57:00

前言

本章主要讨论的是数据文件，如何使用C语言对数据文件进行输入输出数据的操作，以及文件顺序读写涉及的库函数详解

目录

  • 前言
  • 1.为什么使用文件
  • 2.什么是文件
    • 2.1程序文件
    • 2.2数据文件
    • 2.3文件名
  • 3.文件的打开和关闭
    • 3.1文件指针
    • 3.2文件的打开
    • 3.3文件的关闭
    • 3.4代码演示
  • 4.文件顺序读写
    • 4.1 字符输出函数fputc
    • 4.2字符输入函数fgetc
    • 4.3文本行输出函数fputs
    • 4.4文本行输入函数fgets
    • 4.5格式化输出函数fprintf
    • 4.6格式化输入函数fscanf
    • 4.7二进制输出函数fwrite
    • 4.8二进制输入函数fread
  • 5.使用文件读写函数实现在屏幕输入输出

1.为什么使用文件

我们在写程序时，比如我们写一个通讯录，可以给通讯录中增加、删除数据，此时数据是存放在内存中，当程序退出的时候，通讯录中的数据自然就不存在了，等下次运行通讯录程序的时候，数据又得重新录入，如果使用这样的通讯录就很难受。
我们我们在想既然是通讯录就应该把信息记录下来，只有我们自己选择删除数据的时候，数据才不复存在。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。使用文件我们可以将数据直接存放在电脑的硬盘上，做到了数据的持久化。

2.什么是文件

磁盘上的文件是文件。文件又分为程序文件和数据文件

2.1程序文件

我们所谓的程序文件就是源文件（后缀名.c） 头文件（后缀名.h）目标文件（windows环境后缀为.obj）可执行文件（windows环境后缀为.exe）

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。
在以前各章所处理数据的输入输出都是以终端为对象的（键盘输入），即从终端的键盘输入数据，运行结果显示到显示器上。其实有时候我们会把信息输出到磁盘上，当需要的时候再从磁盘上把数据读取到内存中使用，这里处理的就是磁盘上文件

在这里插入图片描述

当我们要使得可执行程序持续化，我就可以把可执行程序存放到数据文件中，当我们要是用程序时，我们就可以把可执行文件从数据文件中拿出来。

在这里插入图片描述
上面我们对文件类型进行了阐述，下面我们就主要针对数据文件来实现文件的打开和关闭

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。

这里的文件路径是 c:\code 文件名主干为test 文件名后缀名为txt

3.文件的打开和关闭

对于文件的打开和关闭，就好比我们要拿一个瓶子去装水一样，首先我们装水的步骤是：1.先打开盖子 2.往瓶子里装水 3.装满后，盖紧瓶盖。
上述的例子就好比我们的文件的打开和关闭，我们在在使用一个文件时的步骤是：1.打开文件 2.对文件进行写入数据或者读取数据 3.关闭文件。

在这里插入图片描述

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。该结构体类型是有系统声明的，取名FILE.

struct _iobuf {
        char *_ptr;
        int   _cnt;
        char *_base;
        int   _flag;
        int   _file;
        int   _charbuf;
        int   _bufsiz;
        char *_tmpfname;
       };
typedef struct _iobuf FILE;
FILE* pf;//文件指针变量

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。
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。

我们来创建文件指针变量

FILE* pf;//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找到与它关联的文件。

在这里插入图片描述

3.2文件的打开

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。在这里我们要是用两个函数文件打开文件使用函数fopen，文件的关闭使用fclose

fopen

FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );

参数
const char * filename：文件名
const char * mode ：文件打开方式

返回值
如果成功打开该文件，则该函数将返回一个指向 FILE 对象的指针，该对象可用于在将来的操作中标识流，否则，将返回空指针（NULL）。

文件打开方式

文本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出错
“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
“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

3.3文件的关闭

fclose

int fclose ( FILE * stream );

参数
指向指定要关闭的流的 FILE 对象的指针

返回值
如果流成功关闭，则返回零值。
失败时，将返回 EOF。

3.4代码演示

上面我们介绍了文件打开和文件关闭的函数，接下来我们用代码来演示如何进行文件的操作。

//文件的打开和关闭
#include<stdio.h>
int main()
{
	//文件打开
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");//相对路劲
	FILE* pf =fopen("c:\\program\\test.txt","w");//绝对路径
	if (pf == NULL)      //我们要对是否成功打开文件进行判断。
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//文件关闭
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

我们打开文件要使用fopen函数，我们要对是否打开文件进行判断，如果打开失败，返回NULL。打开文件后我们对文件进行关闭，并手动将文件指针置NULL。
在这里插入图片描述

如果我们没有给定文件的路径，当我们把程序运行起来，就会在所在文件的工程路径下创建了文件。

注意：

1.相对路径：我们在fopen中只是写了文件名，就会在相应的文件工程下创建文件
绝对路径：在fopen函数中我们明确给出了文件的创建路径
2.打开方式为“w”（只读）如果没有指定文件的创建路径，就会在相应的文件工程下创建文件

4.文件顺序读写

上面我们讲述如何用代码去打开文件和关闭文件，下面我们来对一个文件进行顺序读写，也就是对文件写入内容，从文件中读取内容。

4.1 字符输出函数fputc

fputc

int fputc ( int character, FILE * stream );

参数
int character：要写入的字符
FILE * stream ：指向标识输出流的 FILE 对象的指针。

返回值
成功后，将返回所写字符。
如果发生写入错误，则返回 EOF

代码演示：

#include<stdio.h>
int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if(pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fputc('a', pf);  //pf指向文件信息区
    //将字符'a'写入到pf指向的文件中去。
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf == NULL;
	return 0;
}

从下面的图片可以看出，我们已经把字符a写入到txt文件中,接下来我们要把文件中的字符读取到内存中，然后打印到屏幕上。

在这里插入图片描述

4.2字符输入函数fgetc

fgetc

int fgetc ( FILE * stream );

参数
FILE * stream ：指向标识输入流的 FILE 对象的指针,也就是指向我们要读取文件的指针。

返回值：
成功后，将返回字符读取（提升为 int 值）。
返回类型为 int 以容纳指示失败的特殊值 EOF
如果位置指示器位于文件末尾，则该函数返回 EOF 并设置流的 eof 指示器 （feof）。
如果发生其他读取错误，该函数也会返回 EOF，但会设置其错误指示器

代码演示

#include<stdio.h>
int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	int ch=fgetc( pf);  //pf指向文件信息区
	printf("%c", ch);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf == NULL;
	return 0;
}

从屏幕上得打印，我们成功将文件中的字符a读取出来，并且打印在屏幕上

在这里插入图片描述
注意：
1.我们在读取文件时，要把打开文件方式改变成“r”
2.读取文件的前提是，这个文件时存在的，否则程序会报错。

4.3文本行输出函数fputs

fputs

int fputs ( const char * str, FILE * stream );

参数
const char * str：要写入文件中的字符串
FILE * stream：指向标识输出流的 FILE 对象的指针

返回值
成功后，将返回非负值。
出错时，该函数返回 EOF

代码演示

#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	//char arr1[] = "helloworld";
	//char arr2[] = "wocaonima";
	//fputs(arr1, pf);
	//fputs(arr2, pf);
	
	fputs("helloworld\n", pf);//把"helloworld\n"写入pf指向的文件。
	fputs("wocaonima", pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

成功写入文件中

在这里插入图片描述

4.4文本行输入函数fgets

fgets

char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );

参数：
char * str：指向在其中复制字符串读取的字符数组的指针。
int num： 要读取的字符数
FILE * stream：指向标识输入流的 FILE 对象的指针

返回值：
成功后，该函数返回 关于字符串的指针。
如果在尝试读取字符时遇到文件结尾，则会设置 eof 指示符 （feof）。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（并且 str 的内容保持不变）。
如果发生读取错误，则设置错误指示器 （ferror） 并返回空指针（但 str 所指向的内容可能已更改）

代码演示

//fgets--以文本形式读文件
//在读取数据时，我们在打开文件是，应该是"r"
#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	char arr[20] = { 0 };
    fgets(arr, 10, pf);//把pf指向的文件中的文本数据的前10个数据，读取到arr的数组中
	printf("%s", arr);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

在这里插入图片描述
注意：

1.当我们要读取的字符数小于我们文本行的字符数，读取文本行中我们要读取的字符数时，我们读取的字符数要包括\0
2.如果读取的数大于我们文本行的字符数，直接把文本行读取完，在最后面加入\0

我们一上述代码为例。

我们要从文件中读取10个字符，但我们读取的文本行"helloworld"（字符串）有10个字符，你可能认为刚刚好可以打印，但是我们读取的10个字符包括了\0,当我们读取到字符'l’时，加上\0才是10个。

在这里插入图片描述

4.5格式化输出函数fprintf

fprintf

int fscanf ( FILE * stream, const char * format, … );

参数
FILE * stream：指向标识输出流的 FILE 对象的指针
const char * format：写入文件的格式化的数据

返回值
成功后，将返回写入的字符总数。
如果发生写入错误，则设置错误指示器（ferror）并返回负数。

代码演示

我们这里以一个结构体中的数据格式化写入文件

#include<stdio.h>
struct S
{
	char name[20];
	int age;
	char tel[15];
};
int main()
{
	struct S s = { "lisan",20,"18034456677" };//结构体变量
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fprintf(pf, "%s %d %s", s.name, s.age, s.tel);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

在这里插入图片描述

在这里我定义了一个结构体，在结构体中我定义了结构体成员，把这些结构体成员按照格式化的形式写入到文件中。

4.6格式化输入函数fscanf

fscanf

int fscanf ( FILE * stream, const char * format, … );

参数
FILE * stream：指向标识输出流的 FILE 对象的指针
const char * format：写入文件的格式化的数据

返回值
成功后，该函数返回成功填充的参数列表的项数。
如果在读取时发生读取错误或到达文件末尾，则返回 EOF。

代码演示

#include<stdio.h>
struct S
{
	char name[20];
	int age;
	char tel[15];
};
int main()
{
	struct S s = {0};//结构体变量
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	fscanf(pf, "%s %d %s", s.name, &(s.age), s.tel);
	printf("%s %d %s", s.name, s.age, s.tel);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

注意:
我们在把文件中的数据读取出来的时候，fscanf和scanf写法相似，我们都需要把&+变量名，但是这里的name和tel是数组名，本质上就是地址无需&，但是age是一个变量需要&

效果展示

在这里插入图片描述

4.7二进制输出函数fwrite

fwrite

size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );

参数
const void * ptr：指向要写入数据的指针
size_t size：要写入数据的大小
size_t count：要写入数据的数量
FILE * stream：指向指定输出流（文件）的 FILE 对象的指针

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。在这种情况下，将为流设置误差指示器（ferror）。
如果大小或计数为零，则该函数返回零，并且错误指示器保持不变。
size_t是无符号整数类型。

代码演示

#include<stdio.h>
struct S
{
	char name[20];
	int age;
	char tel[15];
};
int main()
{
	struct S s = { "lisan", 20, "1804835345" };//结构体变量
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fwrite(&s, sizeof(s), 1, pf);//把结构体s中的数据写到pf指向的文件中，要写入文件的大小为1个结构体的大小，数量1个。
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

在这里插入图片描述

把数据写入文件中，就是二进制的形式。我们无法读懂，计算机可以读懂。

4.8二进制输入函数fread

fread

size_t fread ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );

参数：
const void * ptr：指向要写入数据的指针
size_t size：要写入数据的大小
size_t count：要写入数据的数量
FILE * stream：指向指定输出流（文件）的 FILE 对象的指针

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。在这两种情况下，都设置了正确的指示器，可以分别使用铁道和feof进行检查。
如果大小或计数为零，则该函数返回零，并且 ptr 所指向的流状态和内容保持不变。
size_t是无符号整数类型。

代码演示

我们读取文件时，把文件中的数据读取到内存中，然后打印在屏幕上。

struct S
{
	char name[20];
	int age;
	char tel[15];
};
#include<stdio.h>
int main()
{
	struct S s = { 0 };//结构体变量
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	fread(&s, sizeof(s), 1, pf);
	printf("%s %d %s", s.name, s.age, s.tel);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

在这里插入图片描述

5.使用文件读写函数实现在屏幕输入输出

其实我们在上面实现了从文件中读写数据，那我们怎么样才能使用上述的函数直接在屏幕输入输出数据呢？？
在此之前我先来对我们对文件操作进行简单的总结：

在这里插入图片描述

那么我们怎么才能把直接使用上述的函数在屏幕输入输出数据呢？
首先我们要用三个标准流

stdin---------------标准输入流--------键盘
stdout-------------标准输出流--------屏幕
stderr--------------标准错误流--------屏幕

代码演示

在这里插入图片描述

类似于我们C语言中的main函数中的scanf printf函数。

今天就写到这里，下一篇预告文件操作详解（二）有关文件的随机读写，文件缓冲区。感谢各位的观看，希望此篇文章可以帮助你，别忘了给博主三连击，感谢感谢。

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