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C语言实现文件操作实例(简单图示讲解)

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前言

说到文件操作,大家会第一印象想到不就是电脑硬盘中创建文件,写入数据吗,键盘、鼠标就可以搞定,那么接下来我要告诉你的是C语言也可以实现文件操作哦!!!

首先、我们要实现的文件操作,不只是简单的打开和关闭,写入数据,我们也可以从相对应文件中,读取数据,到程序中,使得程序能顺利运行,并对传来的数据进行处理使用!

一、为什么要使用文件操作

我们在前文中,实现了静态、动态通讯录,但是我们也发现了,只要程序关闭,那么添加的通讯录的信息数据,也就一起消失,我们下次打开的时候,通讯录是空的,那么这不太符合我们实际所需。我们需要的是,可以利用、可以存储、可以保存的通讯录,那么我们就必须了解一下,文件操作。

文件操作:使用文件操作我们可以将数据直接存放到电脑的硬盘上,做到数据的持久化

二、文件

磁盘上的文件就是文件。

在程序设计中,我们一般说的文件有两种,分别是程序文件、数据文件(从文件功能的角度进行分类)。

2.1 程序文件

包括源程序文件(后缀为.c),目标文件(windows环境后缀为.obj),可执行程序(windows环境后缀为.exe)。

2.2数据文件

文件的内容不一定是程序,而是程序运行时读写的数据,比如程序运行需要从中读取数据的文件,或者输出内容的文件。

由上文对于两种文件的介绍,我们可知,我们需要了解的是数据文件,本文就主要讲解一下,如何处理数据文件,并对该文件进行操作

2.3 文件名

文件名是一个文件的唯一的文件标识,以便于用户识别和引用。

比如:D:\new.txt    这是D盘下的文件名为new的文本文档

三、文件操作

我们之前在写C语言程序的时候,都是通过键盘和屏幕,进行输入和输出数据,我们这一次要将数据输入和读取数据都是于硬盘有关。

3.1 文件打开和关闭

我们首先要了解的是我们之前一直所处理的,输入输出数据都是以终端为对象的,即从终端的键盘输入数据,运行结果显示到显示器上。

如图:

文件操作需要的是,以硬盘中的文件为数据输入输出对象。

如图:

1. 文件指针

在缓冲文件系统中,关键的概念是 “ 文件类型指针 ”,即文件指针

文件信息区:

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(如文件的名字,文件状态及文件当前的位置等)。这些信息是保存在一个结构体变量中的。该结构体类型是有系统声明的,取名 FILE.

下图是在VS2013编辑环境提供的stdio.h头文件中有的文件类型的声明:

struct _iobuf {
    char *_ptr;
    int  _cnt;
    char *_base;
    int  _flag;
    int  _file;
    int  _charbuf;
    int  _bufsiz;
    char *_tmpfname;
   };
typedef struct _iobuf FILE;//就是一个结构体类型的FILE,规定的文件的 所有信息,都是可以存储在上面

不同编译器不同的内容,但是都是可以存放各种文件类型的结构体FILE,正常使用即可,不用深究

每次打开一个文件,系统就会根据文件的情况自动创建一个FILE结构的变量,并填充信息,一般都是通过一个FILE指针来维护这个FILE结构的变量,方便使用

如图:

定义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(是一个结构体变量)。通过该文件信息区中的信息就能够访问该文件。也就是说,通过文件指针变量能够找到与它关联的文件。

2. 文件的打开和关闭

文件在使用前应该先打开,之后再关闭,我们先认识一下C语言给我们提供的文件开关函数

第一个fopen来打开文件,第二个fclose来关闭文件

代码如下:

//打开文件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );//返回文件类型
//关闭文件
int fclose ( FILE * stream );//返回整型

打开方式:

1.r表示读         w表示写        a表示追加(即不会覆盖原有数据)

2.带b,标识的是打开二进制文件

3. +号表示读写,如果是r+的话,且没有指定文件,那么会报错,但是w+、a+若没有指定文件,会创建一个指定文件,再输入数据(写文件)

代码演示:

3.2 文件的顺序读写

什么叫做顺序读写呢,意思就是,在读取/写文件的时候,读取一个或者写一个内容进去,光标就会向后移动一位,有顺序的读取和写入

如图:

 通过fgetc和fputc函数解释了,文件确实是按照顺序读写的

3.3 函数使用

输入流和输出流介绍:

流的概念:

上面函数使用于所有输入流或文件,这是什么意思?

图示解释如下:

1. fgetc和fputc

上文图示用到这两个函数

代码如下:

//这是fgetc函数,可以理解为得到文件中的一个字符
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		char src = fgetc(pf);
		printf("%c", src);
	}
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
//这是fputc函数,可以理解为放置文件中一个字符
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	for (int i = 0; i < 26; i++) {
		fputc('a' + i, pf);
	}
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

实际上,fgetc和fputc函数就是得到或放置一个字符在文件中,返回值为int

2. fgets和fputs

fgets和fputs,可以理解为得到或者放置一个字符串在文件中。

还有一个特点,如图所示:

 fgets如果没有读取到内容,返回NULL

代码如下:

//fgets函数
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	char arr[20];
	while (fgets(arr, 20, pf) != NULL) {
		printf("%s", arr);
	}
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
//fputs函数
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	char arr[20];
	fputs("hello world!!\n", pf);
	fputs("hello why\n", pf);
	fputs("hello fzx\n", pf);
 
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

3. fscanf和fprintf

实际上和scanf、printf差不多的形式,只是多一个参数 FILE*stream

如图:

如果fscanf读取的时候没有数据,那么也不会报错,就认为是没有读取吧

代码如图所示:

struct S {
	char name[20];
	int age;
	double score;
};
//fscanf格式化读取pf流中的数据,赋值给后面的参数,和scanf用法差不多,
//只是多一个FILE*类型,后面于scanf用法一致,改用&就用
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r+");
	//读写都行
	//格式化输出
	//struct S s = { "why",19,100 };
	struct S s = {0};
	struct S s1 = { 0 };
	fscanf(pf, "%s %d %lf\n", s.name, &(s.age), &(s.score));
	printf("%s %d %lf\n", s.name, (s.age), (s.score));
	//fscanf(pf, "%s %d %lf\n", s1.name, &(s1.age), &(s1.score));
	//printf("%s %d %lf\n", s1.name, (s1.age), (s1.score));
	int a = 10;
	/*fscanf(pf, "%d", a);
	printf("%d\n", a);*/  //这是进行测试如果没有相应的数据读取的时候,不会报错,只是相当于没有这一行代码,不会发生任何改变(对相应a)
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
 
//这是fprintf函数的使用
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r+");
	//读写都行
	//格式化输出
	struct S s = { "why",19,100 };
	fprintf(pf, "%s %d %lf\n", s.name, (s.age), (s.score));
	//printf("%s %d %lf\n", s.name, (s.age), (s.score));
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

1.fscanf 格式化读取pf流中的数据,赋值给后面的参数,和 scanf 用法差不多,只是多一个FILE*类型,后面于 scanf 用法一致,该用&就用

2.fprintf 格式化写入文件中数据,上面代码中,将结构体变量s,数据,写入pf管理的文件中

3.fscanf 如果没有相应的数据读取的时候,不会报错,只是相当于没有这一行代码,不会发生任何改变(对相应a)

4. fread和fwrite

只能接收文件流,二进制文件,可能会有乱码产生

如图分析:

代码演示:

struct S {
	char name[20];
	int age;
	double score;
};
//先写入二进制文件	fwrite
int main()
{
	struct S s = { "fzx",18,100 };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
	//写一个二进制文件
	fwrite(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
 
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
//再读取二进制文件 fread
int main()
{
	struct S s = { 0 };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "rb");
	//读取文件
	fread(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
	printf("%s %d %lf\n", s.name, s.age, s.score);
	return 0;
}

5. 对比一组函数

scanf / fscanf / sscanf

printf / fprintf /sprintf

前面四种大家都认识了,那么sscanf和sprintf是什么呢

如图所示:

3.4 文件的随机读写

1. fseek

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。(改变光标位置)

 代码演示:

int main()
{
	FILE* pFile;
	pFile = fopen("example.txt", "wb");
	fputs("This is an apple.", pFile);
	fseek(pFile, 9, SEEK_SET);
	fputs(" sam", pFile);
	fclose(pFile);
	return 0;
}

2.ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

 代码演示:

int main()
{
	FILE* pFile;
	pFile = fopen("example.txt", "wb");
	int num = ftell(pFile);
	printf("%d ", num);
	return 0;
}

3.rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置

图文演示:

 代码演示:

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		fputc('a' + i, pf);
	}
	int num = ftell(pf);
	printf("%d \n", num);
	rewind(pf);
	printf("%d \n", ftell(pf));
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

3.5 文本文件和二进制文件

1.根据数据的组织形式,数据文件被称为文本文件或者二进制文件。

2.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。

3.如果要求在外存上以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。

字符一律以ASCII形式存储,数值型数据既可以用ASCII形式存储,也可以使用二进制形式存储。

测试文本文件和二进制文件代码:

int main()
{
int a = 10000;
FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
fwrite(&a, 4, 1, pf);//二进制的形式写到文件中
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}

3.6文件读取结束的判定

在文件读取过程中,不能用feof函数的返回值直接用来判断文件的是否结束,而是应用于当文件读取结束的时候,判断是读取失败结束,还是遇到文件尾结束。

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 )

   fgetc 判断是否为 EOF .
   fgets 判断返回值是否为 NULL 

2. 二进制文件的读取结束判断,判断返回值是否小于实际要读的个数。

   fread判断返回值是否小于实际要读的个数

图示:

代码演示:

//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 EXIT_FAILURE;
 }
//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);
}
 

总结

主要讲解文件操作的的一些函数,fopen、fclose、fgets、fwrite等等函数的介绍,以及对于文件的分类、输入和输出流的分析,以及更多文件操作的函数图示分解。

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