C语言中的文件操作

• 在C语言中，文件是存储一连串bytes的数据，可以被当作文本或者位串来处理
• 文件也是一种输入输出流，被定义在stdio.h中的FILE类型变量
• FILE *myFile指针指向文件的起始位置
• EOF是定义在头文件stdio.h中的常量，值取决于具体实现（通常为-1），在操作系统中：Ctrl-Z（Windows热键） Control-D（macOS热键）

1. 打开文件

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

• path：标示文件名string字面量

• mode：表示访问模式的string字面量

• 读取模式（const char * mode）

  | mode | 介绍 |
  | --- | --- |
  | “r” | 读取 |
  | “w” | 写入（如果文件不存在则创建新的文件，如果文件已经存在就把文件清空）|
  | “a” | 添加（如果文件不存在则创建新的文件） |
  | “r+” | 打开一个已经存在的文件进行读写 |
  | “w+” | 打开文件进行读写（如果文件已经存在把文件清空，不存在创建新的） |
  | “a+” | 打开文件进行读写（如果文件已经存在，从已有文件开头开始读，从已有文件结尾开始写入；若不存在则创建新的文件） |
  （二进制读取模式："rb", "wb", "ab", "rb+", "wb+", "ab+“）

• 注意在C语言中，文件改变没有任何确认

• 如果失败返回NULL，可能读取失败或者到了EOF（使用文件状态函数来判断）

2. 读写文件

2.1 读写单个字符：getc / putc

getc：

int getc(FILE *infp);

• 与用于stdin的getchar函数相似
• 获得文件指针指向文件位置的下一个字符
• 如果下一个字符不存在返回EOF

putc：

int putc(int c, FILE *outfp);

• 与用于stdout的putchar函数相似
• 将c写入文件指针指向文件位置的下一个字符
• 成功返回c的int值，失败返回EOF

2.2 读写字符串：fgets / fputs

fgets：

char * fgets(char *s, int max, FILE *fp)

• 从fp指向的输入流中读取，直到文件中出现\n，\n也会读入到文件中（并自动在\n后添加\0）
• s必须保证有足够的大小去容纳输入的字符串（包括自动添加在结尾的\0）
• 如果读取的长度大于max-1，最多有max-1个字符会被读取，第max个字符为\0
• 如果读取失败或者读到EOF返回NULL
• stdout会在调用该函数后自动刷新

fputs：

int fputs(char *s, FILE *fp)

• 将s指向的字符串写入到fp指向的流中
• s必须以’\0’结尾
• 如果成功返回0，失败返回EOF

2.3 格式化读写：fscanf / fprintf

fscanf：

int fscanf(FILE * stream, const char * format, [argument...]);

• stream：输入流，可传入指向读取文件的指针，如果在此传入stdin，那么等价scanf（C语言将文件和输入输出设备等价）
• 根据指定的格式(format)向输出流(stream)写入数据(argument)
• 成功就返回读取到的字符个数，失败返回EOF

fprintf：

int fprintf(FILE *stream, const char *format, [ argument ]...)

• 根据指定的格式向输出流写入数据
• stream：输出流，指向读取文件的指针，如果在此传入stdout，那么等价printf（C语言将文件和输入输出设备等价）
• 成功就返回写入到文件的字符个数，失败返回一个负数

2.4 按字节读写：fread / fwrite / fseek

fread：

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

• 从文件流中读数据，最多读取count个项，每个项size个字节
• 如果调用成功返回实际读取到的项个数（小于或等于count），如果不成功或读到EOF返回0

fwrite：

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

• 向指定的流中写入count个数据，每个项size个字节
• 成功执行则返回实际写入的数据个数

fseek：

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

• 设置文件指针stream的位置
• stream将指向以fromwhere为基准，偏移offset（指针偏移量）个字节的位置
• fromwhere取值：0 / SEEK_SET：文件开头 1 / SEEK_CUR：当前位置 2 / SEEK_END：文件结尾
• 执行成功返回0，如果执行失败(比如offset取值大于等于2*1024*1024*1024，即long的正数范围)，则不改变stream指向的位置，函数返回一个非0值

示例：

#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main () 
{
   FILE *fp;
   char c[] = "this is tutorialspoint";
   char buffer[100];

   /* w+模式打开文件 */
   fp = fopen("file.txt", "w+");

   /* 将字符串写入文件 */
   fwrite(c, strlen(c) + 1, 1, fp);

   /* 设置指针至文件开头 */
   fseek(fp, 0, SEEK_SET);

   /* 读取并显示数据 */
   fread(buffer, strlen(c) + 1, 1, fp);
   printf("%s\n", buffer);
   
   fclose(fp);
   return(0);
}

输出：

this is tutorialspoint

3. 关闭文件

int fclose( FILE *myFile );

• 将缓存中还未处理的数据全部排出至文件
• 关闭文件，释放该文件使用的内存
• 成功返回0，失败返回EOF

4. 其他文件方法

int getw(FILE *fp)

• 从fp所指向流读取下一个整型值

int putw(int w, FILE *fp);

• 往fp指向的流中写入一个整型值

long ftell(FILE *stream)

• 得到文件位置指针当前位置相对于文件首的偏移字节数

void rewind(FILE *stream)

• 将文件内部的位置指针重新指向一个流（数据流/文件）的开头

5. 判断文件状态

注意⚠️：可在fgets等函数返回NULL时用文件状态函数判断时读取发生了错误还是遇到了EOF

int ferror(FILE *fp)

• 检查错误，如果在读取时发生错误返回一个非0值，反之返回0

int feof(FILE *fp)

• 检查是否已经到达文件末尾，如果文件结束返回一个非0值，反之返回0

6. 缓存（Buffer）

• 因为处理器和输入输出设备的速度上有很大的差距，所以在中间添加了缓存减少同步时间上的延迟
• 当输入输出时，数据首先存储在缓存里（并不会调用函数后马上输入输出到流上
• 缓存填满的时候才会输入/输出到设备（或者读取到’/n’）

image

强制刷新缓存：fflush

//显示器
fflush(stdout);
//文件
fflush(outfile);

7. 计算文件大小

#include<stdio.h>

void main(){
    FILE *fp;
    char ch;
    int size = 0;
 
    fp = fopen("MyFile.txt", "r");
    if (fp == NULL){
        printf("文件打开失败");
    }
    
    /* 将指针移至文件末尾 */
    fseek(fp, 0, 2);  
    /* 获取末尾位置的偏移量 */  
    size = ftell(fp);   
    printf("文件大小为: %d\n", size);    
    fclose(fp);
}

8. 拷贝文件内容

#include<stdio.h>

void main(){   
    FILE *fp1, *fp2;
    char ch;
    int pos;
 
    if ((fp1 = fopen("File_1.txt","r")) == NULL){    
        printf("文件打开失败");
        return;
    }
    fp2 = fopen("File_2.txt", "w"); 
    
    //将指向文件fp1的指针指向fp1末尾
    fseek(fp1, 0L, SEEK_END); 
    //计算文件fp1的长度
    pos = ftell(fp1);
    //将指向文件fp1的指针指会fp1开头
    fseek(fp1, 0L, SEEK_SET);
    while (pos--){
        //逐个字符拷贝
        ch = fgetc(fp1);
        fputc(ch, fp2);
    }    
    fcloseall();    
}

9. 逆转文件内容

#include<stdio.h>
#include<errno.h>
 
//计算原文件长度
long count_characters(FILE *);
 
void main(){
    int I;
    long cnt;
    char ch, ch1;
    FILE *fp1, *fp2;
 
    if (fp1 = fopen("File_1.txt", "r")) {
        fp2 = fopen("File_2.txt", "w");
        cnt = count_characters(fp1); 
        
        /* 
        将fp1指针指向文件的最后一位字符
        */
        fseek(fp1, -1L, SEEK_END);     
        printf("拷贝字符长度： %d\n", ftell(fp1));
 
        while (cnt){
            ch = fgetc(fp1);
            fputc(ch, fp2);
            //为什么这里移动的是两个？
            fseek(fp1, -2L, SEEK_CUR);
            cnt--;
        }
        printf("反转拷贝成功");
    }else{
        perror("Error occured\n");
    }
    fclose(fp1);
    fclose(fp2);
}

/* 
计算文件的长度
*/
long count_characters(FILE *f) {
    fseek(f, -1L, 2);
    long last_pos = ftell(f);
    last_pos++;
    return last_pos;
}