C语言的文件操作

时间:2021-09-02 14:43:24

在操作系统中,为了统一对各种硬件的操作,简化接口,不同的硬件设备也被看成一个文件。对于这些文件的操作,等于是对普通文件的操作。例如,通常把显示器称为标准输出文件,printf就是想这个文件输出,把键盘称为标准输出文件,scanf就是从这个文件获取数据。

常见的硬件设备与文件的对应关系

文件 硬件设备
stdin 标准输入文件,一般指键盘;scanf()、getchar()等函数默认从stdin获取输入。
stdout 标准输出文件,一般指显示器;printf()、putchar()等函数默认向stdout输出数据。
stderr 标准错误文件,一般指显示器;perror() 等函数默认向 stderr 输出数据。
stdprn 标准打印文件,一般指打印机。

操作文件的基本流程:打开文件 --> 读取文件 --> 关闭文件。

  • 打开文件:就是获取文件的有关信息,例如文件名、文件状态、当前读写的位置。
  • 读取文件:就是获取文件内容,将文件内容保存到一个FILE类型的结构体变量中。
  • 关闭文件:断开与文件之间的联系,释放结构体变量,同时禁止再对该文件进行操作。

在C语言中文件的读取方式有很多种,可以一个一个字符读取,也可以是一整行读取,还可以读取若干个字节。读写的位置也非常灵活,可以是开头,也可以是从中间开始。

文件流:数据在文件和内存之间传递的过程叫做文件流,类似水从一个地方流动到另一个地方。数据从文件复制到内存的过程叫做输入流,从内存保存到文件的过程叫做输出流。数据在数据源和程序(内存)之间传递的过程叫做数据流(Data Stream)。相应的,数据从数据源到程序(内存)的过程叫做输入流(Input Stream),从程序(内存)到数据源的过程叫做输出流(Output Stream)。

打开文件(fopen函数)

fopen() 函数用来打开一个文件,它的原型为:

FILE *fopen(char *filename, char *mode);

filename为文件名(包括文件路径),mode为打开方式,它们都是字符串。fopen() 会获取文件信息,包括文件名、文件状态、当前读写位置等,并将这些信息保存到一个FILE类型的结构体变量中,然后将该变量的地址返回。

FILE是在stdio.h头文件中定义的一个结构体,用来保存文件信息。

如果希望接收 fopen() 的返回值,就需要定义一个 FILE 类型的指针。例如:

FILE *fp = fopen("demo.txt", "r");

表示以“只读”方式打开当前目录下的 demo.txt 文件,并使 fp 指向该文件,这样就可以通过 fp 来操作 demo.txt 了。fp 通常被称为文件指针。又如:

FILE *fp = fopen("demo.txt","rb");

表示以二进制方式打开 demo.txt 文件,允许读和写。

打开方式(mode)有多种,见下表:

打开方式 说明
r 以只读方式打开文件,只允许读取,不允许写入。该文件必须存在。
r+ 以读/写方式打开文件,允许读取和写入。该文件必须存在。
rb+ 以读/写方式打开一个二进制文件,允许读/写数据。
rt+ 以读/写方式打开一个文本文件,允许读和写。
w 以只写方式打开文件,若文件存在则长度清为0,即该文件内容消失,若不存在则创建该文件。
w+ 以读/写方式打开文件,若文件存在则文件长度清为零,即该文件内容会消失。若文件不存在则建立该文件。
a 以追加的方式打开只写文件。若文件不存在,则会建立该文件,如果文件存在,写入的数据会被加到文件尾,即文件原先的内容会被保留(EOF符保留)。
a+ 以追加方式打开可读/写的文件。若文件不存在,则会建立该文件,如果文件存在,则写入的数据会被加到文件尾后,即文件原先的内容会被保留(原来的EOF符 不保留)。
wb 以只写方式打开或新建一个二进制文件,只允许写数据。
wb+ 以读/写方式打开或建立一个二进制文件,允许读和写。
wt+ 以读/写方式打开或建立一个文本文件,允许读写。
at+ 以读/写方式打开一个文本文件,允许读或在文本末追加数据。
ab+ 以读/写方式打开一个二进制文件,允许读或在文件末追加数据。

1.文件打开方式由r、w、a、t、b、+ 六个字符拼成,各字符的含义是

  • r(read):读
  • w(write):写
  • a(append):追加
  • t(text):文本文件,可省略不写
  • b(banary):二进制文件
  • +:读和写

2.如果没有“b”字符,文件以文本方式打开。

3.凡用“r”打开一个文件时,该文件必须已经存在。

4.在打开一个文件时,如果出错,fopen将返回一个空指针值NULL。在程序中可以用这一信息来判别是否完成打开文件的工作,并作相应的处理。因此常用以下程序段打开文件:

if( (fp=fopen("demo.txt","rb") == NULL ){
printf("Error on open demo.txt file!");
getchar();
exit(1);
}

这段程序的意义是,如果返回的指针为空,表示不能打开D盘根目录下的 demo.txt 文件,并给出提示信息“error on open demo.txt file!”。第3行getch()的功能是从键盘输入一个字符,但不在屏幕上显示。在这里,该行的作用是等待,只有当用户从键盘敲任一键时,程序才继续执行,因此用户可利用这个等待时间阅读出错提示。敲键后执行exit(1)退出程序。

5.把一个文本文件读入内存时,要将ASCII码转换成二进制码,而把文件以文本方式写入磁盘时,也要把二进制码转换成ASCII码,因此文本文件的读写要花费较多的转换时间。对二进制文件的读写不存在这种转换。

6.标准输入文件 stdin(键盘)、标准输出文件 stdout(显示器)、标准错误文件 stderr(显示器)是由系统打开的,可直接使用。

文件关闭(fclose函数)

文件一旦使用完毕,应该用fclose()函数把文件关闭,以释放相关资源,避免数据丢失。fclose() 的原型为:

int fclose(FILE *fp);

fp 为文件指针。例如:

fclose(fp);

文件正常关闭时,fclose() 的返回值为0,如果返回非零值则表示有错误发生。

字符读取函数fgentc

fgetc 是 file get char 的缩写,意思是从指定的文件中读取一个字符。它的原型为:

int fgetc (FILE *fp);

fp 为文件指针。fgetc() 读取成功时返回读取到的字符,读取到文件末尾或读取失败时返回EOF。

EOF 是 end of file 的缩写,表示文件末尾,是在 stdio.h 中定义的宏,它的值是一个负数,往往是 -1。返回值类型之所以为 int,就是为了容纳这个负数(char不能是负数)。

EOF 不绝对是 -1,也可以是其他负数,这要看编译器的实现。

fgetc() 使用举例:

char ch;
FILE *fp = fopen("D:\\demo.txt", "r+");
ch = fgetc(fp);

表示从demo.txt文件中读取一个字符,并保存到变量ch中。

在文件内部有一个位置指针,用来指向当前读写到的位置,也就是读写到第几个字节。在文件打开时,该指针总是指向文件的第一个字节。使用fgetc 函数后,该指针会向后移动一个字节,所以可以连续多次使用fgetc读取多个字符。

注意:这个文件内部的位置指针与C语言中的指针不是一回事。位置指针仅仅是一个标志,表示文件读写到的位置,也就是读写到第几个字节,它不表示地址。文件每读写一次,位置指针就会移动一次,它不需要你在程序中定义和赋值,而是由系统自动设置,对用户是透明的。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h> int main(){
FILE *fp;
char ch; //如果文件不存在,给出提示并退出
if( (fp=fopen("demo.txt","rt")) == NULL ){
printf("Cannot open file, press any key to exit!");
getchar();
exit(1);
}
//每次读取一个字节,直到读取完毕
while( (ch=fgetc(fp)) != EOF ){
putchar(ch);
}
putchar('\n'); //输出换行符 if(ferror(fp)){
puts("读取出错");
}else{
puts("读取成功");
}
fclose(fp);
return 0;
}

创建demo.txt文件,输入任意内容并保存,运行程序,就会看到刚才输入的内容全部都显示在屏幕上。

该程序的功能是从文件中逐个读取字符,在屏幕上显示,直到读取完毕。

while 循环的条件为(ch=fgetc(fp)) != EOF。fget() 每次从位置指针所在的位置读取一个字符,并保存到变量 ch,位置指针向后移动一个字节。当文件指针移动到文件末尾时,fget() 就无法读取字符了,于是返回 EOF,表示文件读取结束了。

对EOF的说明

EOF 本来表示文件末尾,意味着读取结束,但是很多函数在读取出错时也返回 EOF,那么当返回EOF时,到底是文件读取完毕了还是读取出错了?我们可以借助 stdio.h 中的两个函数来判断,分别是 feof() 和 ferror()。

feof() 函数用来判断文件内部指针是否指向了文件末尾,它的原型是:

int feof ( FILE * fp );

当指向文件末尾时返回非零值,否则返回零值。

ferror() 函数用来判断文件操作是否出错,它的原型是:

int ferror ( FILE *fp );

出错时返回非零值,否则返回零值。

字符写入函数fputc

fputc 是 file output char 的所以,意思是向指定的文件中写入一个字符。调用的形式为:

int fputc ( int ch, FILE *fp );

ch 为要写入的字符,fp 为文件指针。fputc() 写入成功时返回写入的字符,失败时返回EOF,返回值类型为 int 也是为了容纳这个负数。例如:

fputc('a', fp);

或者:

char ch = 'a';
fputc(ch, fp);

表示把字符 'a' 写入fp所指向的文件中。

两点说明

  1. 被写入的文件可以用写、读写、追加方式打开,用写或读写方式打开一个已存在的文件时将清除原有的文件内容,并将写入的字符放在文件开头。如需保留原有文件内容,并把写入的字符放在文件末尾,就必须以追加方式打开文件。不管以何种方式打开,被写入的文件若不存在时则创建该文件。

  2. 每写入一个字符,文件内部位置指针向后移动一个字节。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
FILE *fp;
char ch;
//判断文件是否成功打开
if( (fp=fopen("demo.txt","wt+")) == NULL ){
printf("Cannot open file, press any key to exit!\n");
getchar();
exit(1);
}
printf("Input a string:\n");
//每次从键盘读取一个字符并写入文件
while ( (ch=getchar()) != '\n' ){
fputc(ch,fp);
}
fclose(fp);
return 0;
}

读字符串数fgets

fgets() 函数用来从指定的文件中读取一个字符串,并保存到字符数组中,它的原型为:

char *fgets ( char *str, int n, FILE *fp );

str 为字符数组,n 为要读取的字符数目,fp 为文件指针。

返回值:读取成功时返回字符数组首地址,也即 str;读取失败时返回 NULL;如果开始读取时文件内部指针已经指向了文件末尾,那么将读取不到任何字符,也返回 NULL。

注意,读取到的字符串会在末尾自动添加 '\0',n 个字符也包括 '\0'。也就是说,实际只读取到了 n-1 个字符,如果希望读取 100 个字符,n 的值应该为 101。例如:

#define N 101
char str[N];
FILE *fp = fopen("D:\\demo.txt", "r");
fgets(str, N, fp);

表示从 demo.txt 中读取100个字符,并保存到字符数组str中。

需要重点说明的是,在读取到 n-1 个字符之前如果出现了换行,或者读到了文件末尾,则读取结束。这就意味着,不管n的值多大,fgets() 最多只能读取一行数据,不能跨行。在C语言中,没有按行读取文件的函数,我们可以借助 fgets(),将n的值设置地足够大,每次就可以读取到一行数据。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define N 100
int main(){
FILE *fp;
char str[N+1];
if( (fp=fopen("demo.txt","rt")) == NULL ){
printf("Cannot open file, press any key to exit!\n");
getchar();
exit(1);
} while(fgets(str, N, fp) != NULL){
printf("%s", str);
}
fclose(fp);
system("pause");
return 0;
}

写字符串函数fputs

fputs() 函数用来向指定的文件写入一个字符串,它的原型为:

int fputs( char *str, FILE *fp );

str 为要写入的字符串,fp 为文件指针。写入成功返回非负数,失败返回EOF。例如:

char *str = "http://c.biancheng.net";
FILE *fp = fopen("D:\\demo.txt", "at+");
fputs(str, fp);

表示把把字符串 str 写入到 demo.txt 文件中。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
FILE *fp;
char str[102] = {0}, strTemp[100];
if( (fp=fopen("demo.txt", "at+")) == NULL ){
printf("Cannot open file, press any key to exit!\n");
getchar();
exit(1);
}
printf("Input a string:");
gets(strTemp);
strcat(str, "\n");
strcat(str, strTemp);
fputs(str, fp);
fclose(fp);
return 0;
}

以数据块的形式读写文件

读取多行内容,需要使用 fread 函数;相应地写入函数为 fwrite,fread() 函数用来从指定文件中读取块数据。所谓块数据,也就是若干个字节的数据,可以是一个字符,可以是一个字符串,可以是多行数据,并没有什么限制。fread() 的原型为:

size_t fread ( void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *fp );