C语言——文件管理

文件：即磁盘上的文件，使用文件可以将数据直接存放在电脑的硬盘上，做到数据持久化。

在程序设计中，按文件的功能划分，将文件分为程序文件与数据文件

程序文件

程序文件包括源文件（.c），目标文件（.obj），可执行程序（.exe）

数据文件

数据文件的内容是程序运行时读写的数据，例如：程序运行时所需要从中读取数据的文件或者输出内容的文件

本文讨论的是数据文件

文件名

文件名：即一个文件唯一的文件标识，以便于用户识别。

通常包含三部分：文件路径+文件名主干+文件后缀 

文件指针

文件指针，即文件类型指针。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。这些信息保存在一个结构体变量中，该结构体变量是由系统声明的，取名为：FILE

不同的编译器的FILE类型包含的内容不完全相同，但大同小异

接下来以VS为例：

struct _iobuf {
        char *_ptr;
        int   _cnt;
        char *_base;
        int   _flag;
        int   _file;
        int   _charbuf;
        int   _bufsiz;
        char *_tmpfname;
       };
typedef struct _iobuf FILE;

每当打开一个文件时，系统会根据文件的具体情况自动创建一个FILE结构的变量，并填充其中的信息，使用者不必关系其中的细节。

一般通过一个FILE指针来维护FILE结构的变量

FILE* pf;  //文件指针变量

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。通过该文件信息区中的信息就能够访问该文件。也就是说，通过文件指针变量就能够找到与它关联的文件。

文件的打开与关闭

文件需要在读写之前打开文件，在使用之后关闭文件

//打开文件
FILE* fopen(const char* filename,const char* mode);


//关闭文件
FILE* fclose(FILE* stream);
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

读写文件时，有三个步骤：

1.打开文件     2.读写文件      3.关闭文件

文件的顺序读写

功能函数名适用于
字符输入函数fgetc所有输入流
字符输出函数fputc所有输出流
文本行输入函数fgets所有输入流
文本行输出函数fputs所有输出流
格式化输入函数fscanf所有输入流
格式化输出函数fprintf所有输出流
二进制输入fread文件
二进制输出fwrite

文件

下面选取几个函数为例：

//写一个字符  fputc
int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");  //相对路径，会存放在当前程序文件夹中

	//FILE* pf = fopen("..\\Debug\\data.txt", "w");  // .当前目录   ..上一级目录

	/*FILE* pf = fopen("C:\\Users\\DELL\\Desktop\\data.txt", "w");*/  //绝对路径
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//写文件
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 26; i++)
	{
		fputc('a' + i, pf); //写进pf中
		//fputc('a' + i, stdout);//打印到屏幕中
	}

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}
//读一个字符  fgetc
int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	/*int ch = fgetc(pf);   //从文件中读
	printf("%c\n", ch);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);*/

	int ch = fgetc(stdin);  //从键盘上读
	printf("%c\n", ch);
	ch = fgetc(stdin);
	printf("%c\n", ch);
	ch = fgetc(stdin);
	printf("%c\n", ch);

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}
//将格式化写入流   fprintf
struct S
{
	int a;
	float f;
};
int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写
	struct S s = { 100,3.14f };
	fprintf(pf, "%d %f", s.a, s.f);

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
//从流中读取格式化数据  fscanf
struct S
{
	int a;
	float f;
};
int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写
	struct S s = { 100,3.14f };
	fscanf(pf, "%d %f", &(s.a), &(s.f));
	printf("%d %f", s.a, s.f);

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

区分scanf / fscanf / sscanf  与printf / fprintf / sprintf

scanf：从标准输入流读取格式化的数据

printf：从标准输出流写格式化的数据

fscanf：适用于所有输入流的格式化输入函数

fprintf：适用于所有输出流的格式化输出函数

sscanf：从字符串中读取格式化的数据

sprintf：将格式化的数据转换成字符串   

//sprintf   sscanf
struct S
{
	int a;
	float f;
	char s[10];
};
int main()
{
	char arr[30] = { 0 };
	struct S s = { 100, 3.14f,"hehe" };
	struct S tmp = { 0 };
	sprintf(arr, "%d %f %s\n", s.a, s.f, s.s);  //将s中的存储在了arr
	printf("%s\n", arr);

	sscanf(arr, "%d %f %s\n", &(tmp.a), &(tmp.f), &(tmp.s));//将arr的放在tmp中
	printf("%d %f %s\n", tmp.a, tmp.f, tmp.s);
	return 0;
}

 文件的随机读写

fseek函数

fseek函数：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);

int origin: 

ftell函数

ftell函数：返回文件指针相对于起始位置的偏移量

long int ftell(FILE* stream);
fwind函数

fwind函数：让文件指针回到文件的起始位置

举个例子：

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	//定位文件指针到f
	//fseek(pf, 5, SEEK_SET);   //从开始
	//fseek(pf, -4, SEEK_END);  //从末尾

	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	int pos = ftell(pf);  //偏移量
	printf("%d\n", pos);

	rewind(pf);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//a


	//fseek(pf, 2, SEEK_CUR);  //从当前位置
	//ch = fgetc(pf);
	//printf("%c\n", ch); 

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

文本文件和二进制文件

根据数据的组织形式，数据文件被分为二进制文件和文本文件

二进制文件

数据在内存中以二进制的形式存储，如果不加转换的输出到外存，就是二进制文件

文本文件

如果要求在外存中以ASCII码的形式存储，则需要在存储前转换，以ASCII字符的形式存储的文件就是文本文件 

数据的存储

字符在内存中一律以ASCII码的形式存储，而数值型数据既可以用ASCII码形式存储，也可以用二进制形式存储。

举个例子：

整数10000，若以ASCII码的形式输到磁盘上，则在磁盘中占用5个字节（每个字符占一个字节）；若以二进制形式输到磁盘上，则在磁盘中占4个字节

文件读取结束的判定

feof函数：当文件读取结束的时候，判断因素：遇到文件尾结束。

 注意：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

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)

2. 二进制文件的读取是否结束，判断返回值是否小于实际要读的个数

//文本文件
int main(void)
{
	int c; // 注意：int，非char，要求处理EOF
	FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
	if (!fp) {
		perror("File opening failed");
		return 1;
	}
	//fgetc 当读取失败的时候或者遇到文件结束的时候，都会返回EOF
	while ((c = fgetc(fp)) != EOF) // 标准C I/O读取文件循环
	{
		putchar(c);
	}
	//判断是什么原因结束的
	if (ferror(fp))
		puts("I/O error when reading");
	else if (feof(fp))
		puts("End of file reached successfully");
	fclose(fp);
}

 

//二进制文件
#define SIZE 10
int main(void)
{
	double a[SIZE] = { 1.,2.,3.,4.,5. };
	FILE* fp = fopen("test.bin", "wb"); // 必须用二进制模式
	fwrite(a, sizeof * a, SIZE, fp); // 写 double 的数组
	fclose(fp);
	double b[SIZE];
	fp = fopen("test.bin", "rb");
	size_t ret_code = fread(b, sizeof * b, SIZE, fp); // 读 double 的数组
	if (ret_code == SIZE) {
		puts("Array read successfully, contents: ");
		for (int n = 0; n < SIZE; ++n) printf("%f ", b[n]);
		putchar('\n');
	}
	else { // error handling
		if (feof(fp))
			printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
		else if (ferror(fp)) {
			perror("Error reading test.bin");
		}
	}
	fclose(fp);
}

文件缓冲区

ANSI C标准采用“缓冲文件系统”处理的数据文件。缓冲文件系统，即系统自动的在内存中为程序中每一个正在使用的文件开辟一块“文件缓冲区”，从内存向磁盘输出数据会先送到内存中的缓冲区，装满缓冲区后再一起送到磁盘上，如果从磁盘向计算机读入数据，则从磁盘文件中读取数据输入到内存缓存区，待充满后再从缓冲区逐个地将数据送到程序数据区。缓冲区的大小根据C的编译系统决定。

由此可知，因为有缓冲区的存在，C语言在操作文件时，需要刷新缓冲区或在文件操作结束时关闭文件，否则可能会导致读写文件的问题。

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