C语言文件及其读写

1. 需要了解的概念
包括：数据流、缓冲区、文件类型、文件存取方式

1.1 数据流：

指程序与数据的交互是以流的形式进行的。进行C语言文件的存取时，都会先进行“打开文件”操作，这个操作就是在打开数据流，而“关闭文件”操作就是关闭数据流。

1.2 **缓冲区(Buffer)**：

指在程序执行时，所提供的额外内存，可用来暂时存放做准备执行的数据。它的设置是为了提高存取效率，因为内存的存取速度比磁盘驱动器快得多。

C语言中带缓冲区的文件处理：

C语言的文件处理功能依据系统是否设置“缓冲区”分为两种：一种是设置缓冲区，另一种是不设置缓冲区。由于不设置缓冲区的文件处理方式，必须使用较低级的I/O函数(包含在头文件io.h和fcntl.h中)来直接对磁盘存取，这种方式的存取速度慢，并且由于不是C的标准函数，跨平台操作时容易出问题。

下面只介绍第一种处理方式，即设置缓冲区的文件处理方式：

当使用标准I/O函数(包含在头文件stdio.h中)时，系统会自动设置缓冲区，并通过数据流来读写文件。当进行文件读取时，不会直接对磁盘进行读取，而是先打开数据流，将磁盘上的文件信息拷贝到缓冲区内，然后程序再从缓冲区中读取所需数据。当写入文件时，并不会马上写入磁盘中，而是先写入缓冲区，只有在缓冲区已满或“关闭文件”时，才会将数据写入磁盘。如下图所示：

1.3 文件类型：

分为文本文件和二进制文件两种。

文本文件是以字符编码的方式进行保存的。二进制文件将内存中数据原封不至文件中，适用于非字符为主的数据。如果以记事本打开，只会看到一堆乱码。

其实，除了文本文件外，所有的数据都可以算是二进制文件。二进制文件的优点在于存取速度快，占用空间小，以及可随机存取数据。

1.4 文件存取方式：

包括顺序存取方式和随机存取方式两种。

顺序读取也就是从上往下，一笔一笔读取文件的内容。保存数据时，将数据附加在文件的末尾。这种存取方式常用于文本文件，而被存取的文件则称为顺序文件。

随机存取方式多半以二进制文件为主。它会以一个完整的单位来进行数据的读取和写入，通常以结构为单位。

2 文本文件操作

C语言中主要通过标准I/O函数来对文本文件进行处理。相关的操作包括打开、读写、关闭与设置缓冲区。

相关的存取函数有：**fopen(), fclose(), fgetc(), fputc(), fgets(), fputs(), fprintf(), fscanf()**等。

2.1 打开文件

函数原型：FILE *fopen(const char *path, const char *mode);
说明：

path：指定文件位置

mode：打开模式 打开成功，fopen返回文件指针，否则返回一个NULL

#include <stdio.h>
int main()
{
    FILE *fp;
    if ((fp = fopen("a.txt", "r")) == NULL)
    {
        printf("a.txt open failed ! \n");
        return 1;
    }
    return 0;
}

使用fopen()函数打开的文件会先将文件复制到缓冲区。注意：所下达的读取或写入动作，都是针对缓冲区进行存取而不是磁盘，只有当使用fclose()函数关闭文件时，缓冲区中的数据才会写入磁盘。

文件打开模式：

“r” 只读

从文件起始位置开始读。 注意：文件不存在时，打卡失败。

“r+” 读写（以读为主）

文件不存在时，打开失败。

文件存在时，如果没设置文件指针，文件指针指向文件首。

“w” 只写

文件不存在时，创建文件。

文件存在时，清空文件，文件指针指向文件首。

“w+” 写读（以写为主）

文件不存在时，创建文件。

文件存在时，清空文件，文件指针指向文件首

“a” 追加写（只写）

文件不存在时，创建文件。

文件存在时，文件指针指向文件尾。（在文件为追加,即用fseek（）函数无效）

“a+” 追加读写（读写）

文件不存在时，创建文件。

文件存在时：

写：追加写（文件指针设置无效）

读：先设置文件指针，写完之后文件指针在文件尾（最初，文件指针在文件首）

二进制文件模式： 二进制文件的模式与打开文本文件的含义是一样的，不同的是模式名称里面多一个字母’b’，以表示以二进制形式打开文件。即：rb（只读）、rb+（读写） wb（只写） wb+（读写） ab（追加，写） ab+（追加，读写）

2.2 关闭文件

函数原型：*int fclose(FILE fp);

说明：关闭成功返回值0，否则返回EOF

注：在执行完文件的操作后，要进行“关闭文件”操作。虽然程序在结束前会自动关闭所有的打开文件，但文件打开过多会导致系统运行缓慢，这时就要自行手动关闭不再使用的文件，来提高系统整体的执行效率。

下面为文件的打开关闭：

#include <stdio.h>
int main()
{
    FILE *fp;
    if ((fp = fopen("a.txt", "r")) == NULL)
    {
        printf("a.txt open failed ! \n");
        return 1;
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

2.3 字符存取函数

函数原型：

*int fputc(int c, FILE stream);

*int fgetc(FILE stream);

*int feof(FILE stream);

fgetc()：

可从文件数据流中一次读取一个字符，然后读取光标移动到下一个字符，并逐步将文件的内容读出。

如果字符读取成功，则返回所读取的字符，否则返回EOF(end of file)。

EOF是表示数据结尾的常量，真值为-1。另外，要判断文件是否读取完毕，可利用feof()进行检查。未完返回0，已完返回非零值。

fgetc()函数的使用

版本1：利用feof()函数检查文件是否读取完毕

#include <stdio.h>
int main()
{
    FILE *fp;
    fp = fopen("c:\\a.txt", "r");
    if (fp != NULL)
    {
        while (!feof(fp))
            printf("%c", fgetc(fp));
    }
    else
    {
        printf("file open failed! \n");
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

版本2：利用文件结束标志EOF(即-1)

#include <stdio.h>
main()
{
    char ch;
    FILE *fp;
    fp = fopen("c:\\a.txt", "r");
    if (fp != NULL)
    {
        ch = fgetc(fp);
        while (ch != EOF)
        {
            printf("%c", ch);
            ch = fgetc(fp);
        }
    }
    else
    {
        printf("file open failed! \n");
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

版本3 - 重构版本2

#include <stdio.h>
main()
{
    char ch;
    FILE *fp;
    if ((fp = fopen("c:\\a.txt", "r")) != NULL)
    {
        while ((ch = fgetc(fp)) != EOF)
            printf("%c", ch);
    }
    else
    {
        printf("file open failed! \n");
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

fputc()函数的使用

#include <stdio.h>
main()
{
    FILE *fp;
    if ((fp = fopen("a.txt", "w")) == NULL)
    {
        printf("a.txt open failed ! \n");
        return 1;
    }
    int i;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        putc('w', fp); //写10个'w'到a.txt文件中
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

2.4 字符串存取函数

函数原型：

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

*char *fgets(char *s, int size, FILE stream);

说明：

fgets函数的作用是从指定文件读入一个字符串，如：fgets(str, size, fp);

参数size为要求得到的字符个数，但只从fp指向的文件输入n-1个字符，然后在最后加一个’\0’字符，因此得到的字符串共有n个字符，把它们放在字符数组str中。

如果在读完n-1个字符之前遇到换行符或EOF，读入结束。

fputs函数的作用是向指定文件输出一个字符串，如：fputs(“Hey”, fp); 把字符串”Hey”输出到fp指向的文件。fputs函数的第一个参数可以是字符串常量、字符数组名或字符型指针。若输出成功，则返回1，否则返回EOF。

2.5 格式化存取函数

函数原型：

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

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

说明：

它们与printf和scanf函数相仿，都是格式化读写函数。

不同的是：fprintf和fscanf函数的读写对象不是终端(标准输入输出)，而是磁盘文件。

printf函数是将内容输出到终端(屏幕)，因此，fprintf就是将内容输出到磁盘文件了。

2.6 指针重返函数rewind

函数原型：

*void rewind(FILE stream);

说明：

rewind函数的作用是使位置指针重返回文件的开头，属于文件的定位。

等价于： (void) fseek(stream, 0L, SEEK_SET)

2.7 文件指针设置函数fseek

函数原型：

*int fseek(FILE stream, long offset, intstart);

说明： 对流式文件可以进行顺序读写，也可以进行随机读写。

关键在于控制文件的位置指针，如果位置指针是按字节位置顺序移动的，就是顺序读写。

如果能将位置指针按需要移动到任意位置，就可以实现随机读写。

所谓随机读写，是指读完上一个字符(字节)后，并不一定要读写其后续的字符(字节)，而可以读写文件中任意位置上所需要的字符(字节)。

start：起始点（用0、1、2代替）

0代表文件开始，名字为SEEK_SET，

1代表当前位置，名字为SEEK_CUR，

2代表文件末尾，名字为SEEK_END。

fseek()函数一般用于二进制文件，因为文本文件要发生字符转换，计算位置时往往会发生混乱。

2.8 获得文件指针位置ftell

函数原型： *long ftell(FILE stream);

说明： 获得当前文件指针位置

3.**二进制文件操作 **

3.1 数据块存取函数

函数原型：

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

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

说明：

ptr：对于fread来说，指的是读入数据的存放地址；对于fwrite来说，是要输出数据的地址。

size：读写数据时，每笔数据的大小

nmemb：读写数据的笔数

fp：文件指针

fwrite函数：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int str[10] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0};
    FILE *fp;
    if ((fp = fopen("a.txt", "w")) == NULL)
    {
        printf("file open failed!\n");
    }
    fwrite(str, sizeof(int), 10, fp);
    fclose(fp);
    return 0;
}

fread函数：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int str[10];
    FILE *fp;
    if ((fp = fopen("a.txt", "r")) == NULL)
    {
        printf("file open failed!\n");
    }
    fread(str, sizeof(int), 10, fp);
    int i;
    for (i = 0; i < 10; i++)
    {
        printf("%d ", str[i]);
    }
    printf("\n");
    fclose(fp);
    return 0;
}

4 其他(ungetc,getchar ,putchar,printf,scanf,sprintf,sscanf)

函数原型：

**int ungetc(int c, FILE *stream);

int getchar(void); int putchar(int c);

int scanf(const char *format, …);

int sscanf(const char *str, const char *format, …);

int printf(const char *format, …);

int sprintf(char *str, const char *format, …);

int snprintf(char *str, size_t size, const char format, …);*

说明：

ungetc:将刚从流中读入的字符放回到流。（注意：只能回放一个）

getchar() 等价于getc(stdin) 即，从键盘获取字符

putchar()等价于putc(c, stdout)即，向显示器写字符

scanf() 标准输入

sscanf():用法与scanf类似，只是从指定string读取

printf():标准输出

sprintf():用法与printf类似，只是写入的是指定string，可以把任何数据转换成你想要的字符串格式

*int feof(FILE stream);

#include <stdio.h>
int main(void)
{
    FILE *stream;
    /*openafileforreading*/
    stream = fopen("DUMMY.FIL", "r");
    /*readacharacterfromthefile*/
    fgetc(stream);
    /*checkforEOF*/
    if (feof(stream))
        printf("We have reached the end of file\n");
    /*closethefile*/
    fclose(stream);
    return 0;
}

feof(fp)有两个返回值:如果遇到文件结束，函数feof（fp）的值为非零值，否则为0。

EOF是文本文件结束的标志。在文本文件中，数据是以字符的ASCⅡ代码值的形式存放，普通字符的ASCⅡ代码的范围是32到127（十进制），EOF的16进制代码为0xFF（十进制为-1），因此可以用EOF作为文件结束标志。[2] 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，ASCI 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。

#include <stdio.h>
int a;
char b, c[100];
int main()
{
    FILE *fp1 = fopen("input.txt", "r");  //打开输入文件
    FILE *fp2 = fopen("output.txt", "w"); //打开输出文件
    if (fp1 == NULL || fp2 == NULL)       //若打开文件失败则退出
    {
        puts("不能打开文件！");
        return 0;
    }
    fscanf(fp1, "%d", &a);     //从输入文件读取一个整数
    b = fgetc(fp1);            //从输入文件读取一个字符
    fgets(c, 100, fp1);        //从输入文件读取一行字符串
    printf("%ld", ftell(fp1)); //输出fp1指针当前位置相对于文件首的偏移字节数
    fputs(c, fp2);             //向输出文件写入一行字符串
    fputc(b, fp2);             //向输出文件写入一个字符
    fprintf(fp2, "%d", a);     //向输出文件写入一个整数
    fclose(fp1);               //关闭输入文件
    fclose(fp2);               //关闭输出文件，相当于保存
    return 0;
}

**strlen()**函数可以直接求出字符串的长度 追加内容

#include <stdio.h>
#include <string.h>
int main()
{
    FILE *fp = fopen("1.txt", "a+");
    if (fp == 0)
    {
        printf("can't open file\n");
        return 0;
    }
    fseek(fp, 0, SEEK_END);
    char sz_add[] = "hello world\n";
    fwrite(sz_add, strlen(sz_add), 1, fp);
    fclose(fp);
    return 0;
}

rewind(steam)

C 程序中的库函数，功能是将文件内部的指针重新指向一个流的开头

C中的fseek函数使用 ：C中的fseek函数使用

整合自：
1、c语言文件及其读写详解
2、【C语言】文件常用读写操作（含读取学生信息示例）