C语言的文件操作：重新理解与演绎

最编程 2024-08-13 10:22:06

...

C语言文件操作

文件概述

一、磁盘文件和设备文件

1、磁盘文件

指一组相关数据的有序集合,通常存储在外部介质(如磁盘)上，使用时才调入内存。

2、设备文件

在操作系统中把每一个与主机相连的输入、输出设备看作是一个文件，把它们的输入、输出等同于对磁盘文件的读和写。

二、磁盘文件的分类

计算机的存储在物理上是二进制的，所以物理上所有的磁盘文件本质上都是一样的：以字节为单位进行顺序存储。

从用户或者操作系统使用的角度（逻辑上）把文件分为：

文本文件：基于字符编码的文件
二进制文件：基于值编码的文件

三、文本文件和二进制文件

1、文本文件

基于字符编码，常见编码有ASCII、UNICODE等
一般可以使用文本编辑器直接打开

数5678的以ASCII存储形式(ASCII码)为：

00110101 00110110 00110111 00111000

2、二进制文件

基于值编码,自己根据具体应用,指定某个值是什么意思
把内存中的数据按其在内存中的存储形式原样输出到磁盘上

数5678的存储形式(二进制码)为：

00010110 00101110

文件打开和关闭

一、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

typedef struct
{
       short           level;       //缓冲区"满"或者"空"的程度
       unsigned        flags;       //文件状态标志
       char            fd;          //文件描述符
       unsigned char   hold;        //如无缓冲区不读取字符
       short           bsize;       //缓冲区的大小
       unsigned char   *buffer;     //数据缓冲区的位置
       unsigned        ar;          //指针，当前的指向
       unsigned        istemp;      //临时文件，指示器
       short           token;       //用于有效性的检查
}FILE;

FILE是系统使用typedef定义出来的有关文件信息的一种结构体类型，结构中含有文件名、文件状态和文件当前位置等信息。

声明FILE结构体类型的信息包含在头文件“stdio.h”中，一般设置一个指向FILE类型变量的指针变量，然后通过它来引用这些FILE类型变量。通过文件指针就可对它所指的文件进行各种操作。

C语言中有三个特殊的文件指针由系统默认打开，用户无需定义即可直接使用:

stdin：标准输入，默认为当前终端（键盘），我们使用的scanf、getchar函数默认从此终端获得数据。
stdout：标准输出，默认为当前终端（屏幕），我们使用的printf、puts函数默认输出信息到此终端。
stderr：标准出错，默认为当前终端（屏幕），我们使用的perror函数默认输出信息到此终端。

二、文件打开

1、说明

任何文件使用之前必须打开：

#include <stdio.h>
FILE * fopen(const char * filename, const char * mode);

功能：打开文件
参数：

filename：需要打开的文件名，根据需要加上路径
mode：打开文件的模式设置

返回值：

成功：文件指针
失败：NULL

2、第一个参数的几种形式

FILE *fp_passwd = NULL;
 
//相对路径：
//打开当前目录passdw文件：源文件(源程序)所在目录
FILE *fp_passwd = fopen("passwd.txt", "r");
      
//打开当前目录(test)下passwd.txt文件
fp_passwd = fopen(". / test / passwd.txt", "r");
      
//打开当前目录上一级目录（相对当前目录）passwd.txt文件
fp_passwd = fopen(".. / passwd.txt", "r");
             
//绝对路径：
//打开C盘test目录下一个叫passwd.txt文件
fp_passwd = fopen("c://test//passwd.txt","r");

3、第二个参数的几种形式(打开文件的方式)

注意事项：

b是二进制模式的意思，b只是在Windows有效，在Linux用r和rb的结果是一样的
Unix和Linux下所有的文本文件行都是\n结尾，而Windows所有的文本文件行都是\r\n结尾
在Windows平台下，以“文本”方式打开文件，不加b：
当读取文件的时候，系统会将所有的 "\r\n" 转换成 "\n"
当写入文件的时候，系统会将 "\n" 转换成 "\r\n" 写入
以"二进制"方式打开文件，则读\写都不会进行这样的转换
在Unix/Linux平台下，“文本”与“二进制”模式没有区别，"\r\n" 作为两个字符原样输入输出

打开模式	含义
r或rb	以只读方式打开一个文本文件（不创建文件，若文件不存在则报错）
w或wb	以写方式打开文件(如果文件存在则清空文件，文件不存在则创建一个文件)
a或ab	以追加方式打开文件，在末尾添加内容，若文件不存在则创建文件
r+或rb+	以可读、可写的方式打开文件(不创建新文件)
r+或rb+	以可读、可写的方式打开文件(不创建新文件)
w+或wb+	以可读、可写的方式打开文件(如果文件存在则清空文件，文件不存在则创建一个文件)
a+或ab+	以添加方式打开文件，打开文件并在末尾更改文件,若文件不存在则创建文件

4、案例

#include <stdio.h>

int main(void)
{
       FILE *fp = NULL;
 
       // "\\"这样的路径形式，只能在windows使用
       // "/"这样的路径形式，windows和linux平台下都可用，建议使用这种
       // 路径可以是相对路径，也可是绝对路径
       fp = fopen("../test", "w");
       //fp = fopen("..\\test", "w");
 
       if (fp == NULL) //返回空，说明打开失败
       {
              //perror()是标准出错打印函数，能打印调用库函数出错原因
              perror("open");
              return -1;
       }
 
       return 0;
}

文件打开使用案例

三、文件关闭

1、说明

任何文件在使用后应该关闭：

打开的文件会占用内存资源，如果总是打开不关闭，会消耗很多内存
一个进程同时打开的文件数是有限制的，超过最大同时打开文件数，再次调用fopen打开文件会失败
如果没有明确的调用fclose关闭打开的文件，那么程序在退出的时候，操作系统会统一关闭。

#include <stdio.h>
int fclose(FILE * stream);

功能：关闭先前fopen()打开的文件。此动作让缓冲区的数据写入文件中，并释放系统所提供的文件资源。
参数：

stream：文件指针

返回值：

成功：0
失败：-1

2、案例

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
    // 定义文件指针
    FILE* fp = fopen("C:/Users/Administrator/Desktop/xsk.txt", "r");
    
    // 判断文件是否打开成功
    // 1、找不到文件
    // 2、文件权限（读、写、执行）
    // 3、程序打开文件超出上限 65535
    if (fp == NULL)
    {
        printf("打开文件失败\n");
        return -1;
    }
    
    printf("文件打开成功:%p\n",fp);
    
    // 关闭文件指针
    fclose(fp);

    return 0;
}

文件关闭使用案例

文件字符读写

一、写文件

1、说明

#include <stdio.h>
int fputc(int ch, FILE * stream);

功能：将ch转换为unsigned char后写入stream指定的文件中
参数：

ch：需要写入文件的字符
stream：文件指针

返回值：

成功：成功写入文件的字符
失败：返回-1

2、案例

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
    // 以写的方式打开文件、如果文件不存在则创建一个新文件、如果文件存在则清空内容
    FILE* fp = fopen("C:/Users/Administrator/Desktop/xsk.txt", "w");
    
    if (!fp)
    {
        printf("打开文件失败\n");
        return -1;
    }
    
    // 创建字符
    // char ch = 'a';

    // 字符写入
    // 约束：if(value==-1)
    // fputc(ch, fp);
    
    // 通过键盘输入方式存字符
    char ch;
    while (1)
    {
        scanf("%c", &ch);
        // 输入@关闭文件
        if (ch == '@')
        {
            break;
        }
        fputc(ch, fp);
    }


    // 关闭文件
    fclose(fp);

    return 0;
}

fputc 使用案例

二、文件结尾

1、概述

在C语言中，EOF表示文件结束符(end of file)。在while循环中以EOF作为文件结束标志，这种以EOF作为文件结束标志的文件，必须是文本文件。在文本文件中，数据都是以字符的ASCII代码值的形式存放。我们知道，ASCII代码值的范围是0~127，不可能出现-1，因此可以用EOF作为文件结束标志。

#define EOF     (-1)

当把数据以二进制形式存放到文件中时，就会有-1值的出现，因此不能采用EOF作为二进制文件的结束标志。为解决这一个问题，ANSI C提供一个feof函数，用来判断文件是否结束。feof函数既可用以判断二进制文件又可用以判断文本文件。

2、说明

#include <stdio.h>
int feof(FILE * stream);

功能：检测是否读取到了文件结尾。判断的是最后一次“读操作的内容”，不是当前位置内容(上一个内容)。
参数：

stream：文件指针

返回值：

非0值：已经到文件结尾
0：没有到文件结尾

3、案例

略

三、读文件

1、说明

#include <stdio.h>
int fgetc(FILE * stream);

功能：从stream指定的文件中读取一个字符
参数：

stream：文件指针

返回值：

成功：返回读取到的字符
失败：-1

2、案例

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
    FILE* fp = fopen("C:/Users/Administrator/Desktop/xsk.txt", "r");
    
    if (!fp)
    {
        printf("打开文件失败\n");
        return -1;
    }
    
    // 定义字符
    char ch;

    // 文件字符读取
    // 文件默认结尾为 -1
    // ch = fgetc(fp);

    // 不能修改文件指针
    // 文件在读取时光标流会自动向下移动
    // fp++;

    // 循环打印
    while ((ch = fgetc(fp)) != EOF)
    {
        printf("%c", ch);
    }

    // 关闭文件
    fclose(fp);

    return 0;
}

fgetc 使用案例

四、案例

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
    FILE* fp1 = fopen("C:/Users/Administrator/Desktop/解密.txt", "r");
    FILE* fp2 = fopen("C:/Users/Administrator/Desktop/加密.txt", "w");
 if (!fp1 || !fp2)return -1;
    char ch;
    while ((ch = fgetc(fp1)) != EOF)
    {
        // 加密
        ch++;
        fputc(ch, fp2);
    }

    fclose(fp1);
    fclose(fp2);

    return 0;
}

字符读写使用案例：加密

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
    FILE* fp1 = fopen("C:/Users/Administrator/Desktop/加密.txt", "r");
    FILE* fp2 = fopen("C:/Users/Administrator/Desktop/解密文件.txt", "w");
    if (!fp1 || !fp2)return -1;
    char ch;
    while ((ch = fgetc(fp1)) != EOF)
    {
        // 解密
        ch--;
        fputc(ch, fp2);
    }

    fclose(fp1);
    fclose(fp2);

    return 0;
}

字符读写使用案例：解密

文件行读写

一、写文件

1、说明

#include <stdio.h>
int fputs(const char * str, FILE * stream);

功能：将str所指定的字符串写入到stream指定的文件中，字符串结束符 '\0' 不写入文件。
参数：

str：字符串
stream：文件指针

返回值：

成功：0
失败：-1

2、案例

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
    // 打开文件
    FILE* fp = fopen("C:/Users/Administrator/Desktop/xsk.txt", "w");
    // 判断
    if (!fp)return -1;

    // 创建字符串
    // "你想怎\0么滴吧" 遇到\0则停止
    // char ch[] = "你想怎么滴吧";
    //fputs(ch, fp);

    // 通过键盘输入获取字符串
    char* p = (char*)malloc(sizeof(char) * 1024);
    while (1)
    {
        memset(p, 0, 1024);
        
        // 问题：scanf("%s", p);无法接收回车空格
        // 方式一、fgets() 可接收空格
        // 方式二、scanf("%[^\n]", p); 避免吞噬空格回车
        scanf("%[^\n]", p);
        // 吞噬回车\n
        getchar();

        // 停止输入命令：comm=exit
        if (!strcmp(p, "comm=exit",9))break;

        // 追加换行符
        strcat(p, "\n");

        // 写入字符串
        fputs(p, fp);
    }

    free(p);
    fclose(fp);

    return 0;
}

fputs 使用案例

二、读文件

1、说明

#include <stdio.h>
char * fgets(char * str, int size, FILE * stream);

功能：从stream指定的文件内读入字符，保存到str所指定的内存空间，直到出现换行字符、读到文件结尾或是已读了size - 1个字符为止，最后会自动加上字符 '\0' 作为字符串结束。
参数：

str：字符串
size：指定最大读取字符串的长度（size - 1）
stream：文件指针

返回值：

成功：成功读取的字符串
读到文件尾或出错： NULL

2、案例

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
    // 打开文件
    FILE* fp = fopen("C:/Users/Administrator/Desktop/xsk.txt", "r");
    // 判断
    if (!fp)return -1;

    // 开辟堆空间
    char* p = (char*)malloc(sizeof(char) * 1024);
    
    // 初始化内存空间 
    // memset(p, 0, 5);
    // 通过堆开放内存，打印文件中100个字节
    // 根据光标位置继续向下读取字符串
    // fgets(p, 5, fp);
    // printf("%s", p);
    
    // 打印
    // feof(文件指针)：判断文件是否到结尾 可以判断文本文件也可以判断二进制文件
    // 如果到文件结尾返回值为 非0的值
    // 如果没到文件结尾返回值为 0的值
    while (!feof(fp))
    {
        memset(p, 0, 100);
        fgets(p, 100, fp);
        printf("%s", p);
    }

    free(p);
    fclose(fp);

    return 0;
}

fgets 使用案例

三、案例

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <time.h>

enum opt
{
    add,sub,mlt,dive
};

int main(void)
{
    
    srand((size_t)time(NULL));
    
    // 打开文件
    FILE* fp = fopen("C:/Users/Administrator/Desktop/xsk.txt", "w");
    // 判断
    if (!fp)return -1;

    int a, b;
    char c; // + - * /
    char * p = (char*)malloc(sizeof(char) * 20);

    for (int i = 0; i < 100; i++)
    {
        a = rand() % 10 + 1;
        b = rand() % 10 + 1;

        switch (rand() % 4)
        {
        case add:c = '+';break;
        case sub:c = '-';break;
        case mlt:c = '*';break;
        case dive:c = '/';break;
        }

        memset(p, 0,20);
        sprintf(p, "%d%c%d=\n", a, c, b);
        fputs(p, fp);//fgets(p,size,fp)

    }

    free(p);
    fclose(fp);
    p = NULL;
    fp = NULL;

    return 0;
}

文件行读写使用案例：四则运算（打印运算表达式）

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
    
    srand((size_t)time(NULL));
    
    // 打开文件
    FILE* fp1 = fopen("C:/Users/Administrator/Desktop/xsk.txt", "r");
    FILE* fp2 = fopen("C:/Users/Administrator/Desktop/xsk2.txt", "w");
    // 判断
    if (!fp1 || !fp2)return -1;

    // 判断文件结尾
    // !feof(fp);
    // EOF -1

    int a, b, sum;
    char c;
    char * p = (char*)malloc(sizeof(char) * 20);

    for (int i = 0; i < 100; i++)
    {
        memset(p, 0, 20);
        // 打印1行内容
        fgets(p, 20, fp1);

        sscanf(p, "%d%c%d=\n", &a, &c, &b);

        switch (c)
        {
        case '+':sum = a + b; break;
        case '-':sum = a - b; break;
        case '*':sum = a * b; break;
        case '/':sum = a / b; break;
        }

        memset(p, 0, 20);
        sprintf(p, "%d%c%d=%d\n", a, c, b, sum);
        fputs(p, fp2);
    }

    free(p);
    fclose(fp1);
    fclose(fp2);

    return 0;
}

文件行读写使用案例：四则运算（打印运算表达式结果）

文件格式化

一、写文件

1、说明

#include <stdio.h>
int fprintf(FILE * stream, const char * format, ...);

功能：根据参数format字符串来转换并格式化数据，然后将结果输出到stream指定的文件中，指定出现字符串结束符 '\0' 为止。
参数：

stream：已经打开的文件
format：字符串格式，用法和printf()一样

返回值：

成功：实际写入文件的字符个数
失败：-1

2、案例

略

二、读文件

1、说明

#include <stdio.h>
int fscanf(FILE * stream, const char * format, ...);

功能：从stream指定的文件读取字符串，并根据参数format字符串来转换并格式化数据。
参数：

stream：已经打开的文件
format：字符串格式，用法和scanf()一样

返回值：

成功：参数数目，成功转换的值的个数
失败： - 1

2、案例

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <time.h>

int main(void)
{
    
    // 打开文件
    FILE* fp = fopen("C:/Users/Administrator/Desktop/xsk.txt", "r");
    // 判断
    if (!fp)return -1;

    char * p = (char*)malloc(sizeof(char) * 100);
    
    // 直接格式化取出字符串
    // 遇到空格与回车就结束
    // fscanf(fp, "%s", p);
    // printf("%s", p);


    int a, b, c;

    // 1+2=3
    // 处理表达式
    fscanf(fp, "%d+%d=%d", &a,&b,&c);

    printf("%d\n", a);
    printf("%d\n", b);
    printf("%d\n", c);

    free(p);
    fclose(fp);

    return 0;
}

fscanf 使用案例

三、案例

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C语言的文件操作：重新理解与演绎

C语言 文件操作

文件概述

一、磁盘文件和设备文件

1、磁盘文件

2、设备文件

二、磁盘文件的分类

三、文本文件和二进制文件

1、文本文件

2、二进制文件

文件打开和关闭

一、文件指针

二、文件打开

1、说明

2、第一个参数的几种形式

3、第二个参数的几种形式(打开文件的方式)

4、案例

三、文件关闭

1、说明

2、案例

文件字符读写

一、写文件

1、说明

2、案例

二、文件结尾

1、概述

2、说明

3、案例

三、读文件

1、说明

2、案例

四、案例

文件行读写

一、写文件

1、说明

2、案例

二、读文件

1、说明

2、案例

三、案例

文件格式化

一、写文件

1、说明

2、案例

二、读文件

1、说明

2、案例

三、案例

C语言 文件操作库的头文件

深入剖析C语言中的FILE文件操作

操作C语言文件的读写

总结C语言文件的读写操作

文件操作学习指南：探索C语言中的文件处理

C语言的文件操作：重新理解与演绎

探索C语言中的文件操作

入门C语言文件操作的初级指南（12）

C语言的文件IO操作,非常详细!!

C语言中的文件操作

C语言文件操作

C语言文件操作库的头文件