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。