2024-02-20-物联网C语言(10-文件)

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10.2024-02-20-物联网C语言(10-文件)2024-02-20

10. 文件

10.1 文件的概念

文件用来存放程序、文档、音频、视频数据、图片等数据的。文件就是存放在磁盘上的，一些数据的集合。
在 windows 下可以通过写字板或记事本打开文本文件对文件进行编辑保存。写字板和记事本是微软程序员写的程序，对文件进行打开、显示、读写、关闭。
作为一个程序员，必须掌握编程实现创建、写入、读取文件等操作。
对文件的操作是经常要用到的知识，比如：写飞秋软件传送文件等。

10.2 文件的定义

磁盘文件：(我们通常认识的文件)

指一组相关数据的有序集合,通常存储在外部介质(如磁盘)上，使用时才调入内存。

设备文件:

在操作系统中把每一个与主机相连的输入、输出设备看作是一个文件，把它们的输入、输出等同于对磁盘文件的读和写。

键盘:标准输入文件

屏幕:标准输出文件

其它设备:打印机、触摸屏、摄像头、音箱等

在 Linux 操作系统中，每一个外部设备都在/dev 目录下对应着一个设备文件。

在程序中要想操作设备，就必须对与其对应的/dev,下的设备文件进行操作。

标准io库函数对磁盘文件读取/存储过程

文件缓冲区是库函数申请的一段内存，由库函数对其进行操作，程序员没有必要知道存放在哪里，只需要知道对文件操作的时候的一些缓冲特点即可。举例:放苹果到办公室的例子

10.2.1 行缓冲

标准io库函数，往标准输出(屏幕)输出东西的时候是行缓冲的。

所谓的行缓冲就是缓冲区碰到换行符的时候才刷新缓冲区

如果不刷新缓冲区，无法对文件执行读写操作

 1. 换行符刷新行缓冲区;
printf("hello world!\n");
 
2. 程序正常结束刷新缓冲区;
printf("hello world!");
return 0;
 
3. 使用fflush刷新缓冲区;
printf("hello world!");
// fflush 刷新函数，可以刷新指定的缓冲区
// stdout 标准输出，就是对终端进行写操作
fflush(stdout);

10.2.2 全缓冲

标准 io库函数，往普通文件读写数据的，是全缓冲的；

碰到换行符也不刷新缓冲区，即缓冲区满了，才刷新缓冲区。

刷新缓冲区的情况：

缓冲区满了，刷新缓冲区
人为刷新缓冲区 fush(文件指针)
程序正常结束会刷新缓冲区

10.2.3 无缓冲

在读写文件的时候通过系统调用io(read write)，对文件进行读写数据。

此时是无缓冲的，即写数据会立马进入文件，读数据会立马进入内存

10.2.4 写文件的流程

应用程序空间 →内核空间 → 驱动程序 →硬盘上

应用程序和内核程序运行在不同的空间里，目的是保护内核。
设置缓冲区的目的：通过缓冲可以减少进出内核的次数，以提高效率。

10.3 磁盘文件分类

文件通常是磁盘上一段命名的存储区，计算机的存储在物理上是二进制的；

所以物理上所有的磁盘文件本质上都是一样的：以字节为单位进行顺序存储

从用户或者操作系统使用的角度(逻辑上)把文件分为:

文本文件：基于字符编码的文件
二进制文件：基于值编码的文件

10.3.1 文本文件

基于字符编码，常见编码有 ASCI、UNICODE 等，一般可以使用文本编辑器直接打开

例如:

数 5678 的以 ASCII 存储形式为ASCI码：00110101 00110110 0011011100111000
歌词文件(lrc):文本文件

10.3.2 二进制文件

基于值编码，自己根据具体应用,指定某个值的意思，把内存中的数据按其在内存中的存储形式原样输出到磁盘上

一般需要自己判断或使用特定软件分析数据格式

例如:

数 5678 的存储形式为二进制码：00010110 00101110
音频文件(mp3):二进制文件
图片文件(bmp)文件，一个像素点由两个字节来描述*****####H#&&&&&

*代表红色的值
#代表绿色的值
&代表蓝色的值

进制文件以位来表示一个意思

10.3.3文本文件、二进制文件对比

译码

文本文件编码基于字符定长，译码容易些；二进制文件编码是变长的，译码难一些(不同的二进制文件格式，有不同的译码方式)
空间利用率
二进制文件用一个比特来代表一个意思(位操作)，而文本文件任何一个意思至少是一个字符。二进制文件，空间利用率高。
可读性
文本文件用通用的记事本工具就可以浏览，二进制文件需要一个具体的文件解码器，比如读 BMP 文件，必须用读图软件

文件在硬盘上存储的时候，物理上都是用二进制来存储的。标准 io 库函数，对文件操作的时候，不管文件的编码格式(字符编码、或二进制)，而是按字节对文件进行读写，所以又叫流式文件，即把文件看成一个字节流。

10.4 文件指针

文件指针就是用于标识一个文件的，所有对文件的操作都是用对文件指针进行操作的。

10.4.1 定义

 // 定义文件指针的一般形式为:
	FILE* 指针变量标识符;
	本质上文件指针是一个结构体指针，结构体中包含了当前文件的很多信息，但是在实际编程时不需要关系结构体中的成员，只需要使用文件指针即可

对文件操作的步骤:

对文件进行读写等操作之前要打开文件得到文件指针
可以通过文件指针对文件进行读写等操作
读写等操作完毕后，要关闭文件,关闭文件后，就不能再通过此文件指针操作文件了

c语言中有三个特殊的文件指针无需定义，在程序中可以直接使用

stdin : 标准输入默认为当前终端(键盘)我们使用的scanf、getchar函数默认从此终端获得数据
stdout :标准输出默认为当前终端(屏幕)我们使用的printf、puts函数默认输出信息到此终端
stderr: 标准错误输出设备文件默认为当前终端(屏幕 )当我们程序出错使用perror函数时信息打印在此终端

10.4.2 打开文件

函数的定义:

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

函数说明：

 fopen,函数的功能是打开一个已经存在的文件，并返回这个文件的文件指针(文件的标示)或者创建一个文件，并打开此文件，然后返回文件的标示

函数的参数:

 参数 1:
1. 打开的文件的路径;
2. 绝对路径,从根目录开始的路径名称"/home/edu/test/test.txt";
3. 相对路径
    ../test/test.txt
    ..../test/test.txt
参数 2:
文件打开的方式，即以什么样的方式(只读、只写、可读可写等等)打开文件第二个参数的几种形式(打开文件的方式)
    r w a +

 #include <stdio.h>
 
int main(int argc, char const *argv[])
{
    /* code */
    FILE *fp;
    fp =fopen("./a.txt","w");// 如果文件存在则清空，不存在就新建
    if (fp == NULL){
        printf("FAIL TO FOPEN\n");
        return -1;
    }
    return 0;
}

10.4.3 关闭文件

 函数的头文件: #include <stdio.h>
函数的定义:
		int fclose(FILE *fp);
函数的说明:关闭所代表的文件, 注意一个文件只能关闭一次，不能多次关闭。关闭文件之后就不能再文件指针对文件进行读写等操作;
返回值:
	成功返回 0
	失败返回非 0

注意:可以通过返回值，来判断关闭文件是否成功。

10.4.5 一次读写一个字符

 fgetc
	#include <stdio.h>
	int fgetc(FILE *stream);
功能:从文件指针标识的文件中读取一个字符
参数:
	stream:指定的文件指针
返回值:
    成功:读取的字符
    失败:EOF
    如果文件读取完毕，也会返回EOF

 fputc
#include <stdio.h>
int fputc(int c,FILE *stream);
功能:向文件指针标识的文件中写入一个字符参数:
	c:要写入的字符
	stream:指定的文件指针
返回值:
	成功:要写入的字符
	失败:EOF

 #include <stdio.h>
 
int main(int argc, char const *argv[])
{
    FILE *fp;
    fp = fopen("./a.txt", "r");
    if (fp == NULL)
    {
        printf("file to open \n");
        return -1;
    }
    int c;
    while ((c = fgetc(fp)) != EOF)
    {
        printf("c = [%c] - %d\n", c, c);
    }
 
    return 0;
}

输出结果

 c = [h] - 104
c = [e] - 101
c = [l] - 108
c = [l] - 108
c = [o] - 111
c = [ ] - 32
c = [w] - 119
c = [o] - 111
c = [r] - 114
c = [l] - 108
c = [d] - 100

 #include <stdio.h>
 
int main(int argc, char const *argv[])
{
    FILE *fp;
    fp = fopen("./a.txt", "a+");
    if (fp == NULL)
    {
        printf("file to open \n");
        return -1;
    }
    
    fputc('\n',fp);
    fputc('y',fp);
    fputc('e',fp);
    fputc('s',fp);
 
    return 0;
}

a.txt

 hello world 
yes

10.4.6 一次读写一个字符串

 fgets 
#include <stdio.h)
char *fgets(char *s,int size,FILE *stream);
功能:从文件中读取内容参数:
	s:保存读取到的内容
	size:每次读取的最大个数
	stream:文件指针
返回值:
	成功:读取的数据的首地址
	失败:NULL
如果文件内容读取完毕，也返回NULL

说明：从 stream 所指的文件中读取字符，在读取的时候碰到换行符或者是碰到文件的末尾停止读取，或者是读取了 size-1个字节停止读取，在读取的内容后面会加一个\0作为字符串的结尾

 fputs
#include <stdio.h>
int fputs(const char *s,FILE *stream);
功能:向文件写入数据;
参数
	s:要写入的内容
	stream:文件指针
返回值:
	成功:写入文件内容的字节数
	失败:EOF

 #include <stdio.h>
 
int main(int argc, char const *argv[])
{
    FILE *fp;
    fp = fopen("./a.txt", "r");
    if (fp == NULL)
    {
        printf("file to open \n");
        return -1;
    }
    
    char buf[32] = "";
    fgets(buf,32,fp);
    printf("buf = %s \n",buf);
    return 0;
}

输出结果

 // 碰到换行符，立即停止读取，所以只能读取一行内容
buf = hello world

 #include <stdio.h>
 
int main(int argc, char const *argv[])
{
    FILE *fp;
    fp = fopen("./a.txt", "a");
    if (fp == NULL)
    {
        printf("file to open \n");
        return -1;
    }
 
    fputs("yes I love c", fp);
    return 0;
}

a.txt

 hello world 
yesyes I love c

10.4.7 读文件fread

 函数的定义:
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
函数的说明:
	fead,函数从 stream 所标示的文件中读取数据，一块是 size 个字节，共 nmemb,块，存放到ptr指向的内存里
返回值:
	实际读到的块数

 int num;
num = fread(str,100,3,fp);
从fp所代表的文件中读取内容存放到 str 指向的内存中，读取的字节数为每块 100 个字节，共3块。
返回值 num:
1. 如果读到 300 个字节返回值 num为 3;
2. 如果读到了大于等于 200 个字节小于 300个字节: 返回值为 2;
3. 如果读到的字节数大于等于 100 个字节小于 200 个字节, 返回 1
4. 不到 100 个字节返回 0

 #include <stdio.h>
 
int main(int argc, char const *argv[])
{
    FILE *fp;
    fp = fopen("./a.txt", "r");
    if (fp == NULL)
    {
        printf("file to open \n");
        return -1;
    }
    // 使用fread读取文件内容
    int num;
    char buf[128] = "";
    num = fread(buf, 5, 4, fp);
    printf("%s \n", buf);
    printf("num = %d \n", num);
    return 0;
}

输出结果

 // 总共读取20个字节 （5*4）
hello world 
yesyes
num = 4

10.4.8 写文件fwrite

 #include<std10.h>
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
功能:向文件中写入数据参数:
    ptr:要写入的数据
    size:一次写入的字节数
    nmemb:一共写入的次数
    stream:文件指针
返回值:
    成功:实际写入的次数
    失败:0

 #include <stdio.h>
 
typedef struct
{
    /* data */
    int a;
    int b;
    char c;
} MSG;
 
int main(int argc, char const *argv[])
{
    FILE *fp;
    fp = fopen("./b.txt", "w+");
    if (fp == NULL)
    {
        printf("FAIL TO FOPEN\n");
        return -1;
    }
 
    MSG msg[4] = {1, 2, '3', 2, 5, 'a', 3, 6, '4',  4, 7, '5', 6, 7, '8'};
    fwrite(msg, sizeof(MSG), 4, fp);
    // 将文件的偏移量设置为文件的起始位置
    rewind(fp);
 
    MSG rev[4];
    fread(rev, sizeof(MSG), 4, fp);
    int i;
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
        printf("%d - %d -%c\n", rev[i].a, rev[i].b, rev[i].c);
    }
 
    return 0;
}

输出结果

 1 - 2 -3
2 - 5 -a
3 - 6 -4
4 - 7 -5

10.4.9 格式化读写文件函数

 函数调用:
    fprintf( 文件指针，格式字符串，输出表列);
    fscanf (文件指针，格式字符串，输入表列):
函数功能: 
	从磁盘文件中读入或输出字符
fprintf 和 printf函数类似:
	printf是将数据输出到屏幕上(标准输出);
    fprintf函数是将数据输出到文件指针所指定的文件中。
fscanf 和 scanf 函数类似:
    scanf是从键盘(标准输入)获取输入;
    fscanf是从文件指针所标示的文件中获取输入。

 #include <stdio.h>
 
int main(int argc, char const *argv[])
{
    FILE *fp;
    char ch1 = 'a', ch2;
    int num1 = 50, num2;
    char string1[20] = "hello", string2[20];
    float score1 = 85.5, score2;
    fp = fopen("./c.txt", "w+");
    if (fp == NULL)
    {
        printf("FAIL TO OPEN\n");
        return -1;
    }
    // 使用fpintf向文件写入字符串
    fprintf(fp, "%c %d %s %f\n", ch1, num1, string1, score1);
    rewind(fp);
    // 使用fscanf获取文件内容
    fscanf(fp, "%c %d %s %f\n", &ch2, &num2, &string2, &score2);
    printf("%c %d %s %f\n", ch2, num2, string2, score2);
    fclose(fp);
    return 0;
}

输出结果

c.txt

 a 50 hello 85.500000

 a 50 hello 85.500000

10.4.10 随机读写

rewind

 #include <stdio.h>
void rewind(FILE *stream);
功能:将文件位置定位到起始位置;
参数:
	stream:文件指针
返回值:无

ftell

 #include <stdio.h>
long ftell(FILE *stream);
功能:获取当前文件的偏移量;
参数:
	stream:文件指针
返回值:
	获取当前文件的偏移量

fseek

 #include <stdio.h>
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
功能:设置文件位置指针的偏移量;
参数:
	stream:文件指针
	offset:偏移量,可正可负也可为0
whence:相对位置
    SEEK_SET 文件起始位置
    SEEK_CUR 文件当前位置
    SEEK_END 文件末尾位置(最后一个字符后面一个位置)
返回值：
    成功  0 
    失败 -1
    
rewind(fp) <==> fseek(fp,0,SEEK_SET)

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死亡如风，常伴吾身

2024-02-20-物联网C语言(10-文件)

10. 文件

10.1 文件的概念

10.2 文件的定义

10.2.1 行缓冲

10.2.2 全缓冲

10.2.3 无缓冲

10.2.4 写文件的流程

10.3 磁盘文件分类

10.3.1 文本文件

10.3.2 二进制文件

10.3.3文本文件、二进制文件对比

10.4 文件指针

10.4.1 定义

10.4.2 打开文件

10.4.3 关闭文件

10.4.5 一次读写一个字符

10.4.6 一次读写一个字符串

10.4.7 读文件fread

10.4.8 写文件fwrite

10.4.9 格式化读写文件函数

10.4.10 随机读写

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	1. 换行符刷新行缓冲区;
	printf("hello world!\n");

	2. 程序正常结束刷新缓冲区;
	printf("hello world!");
	return 0;

	3. 使用fflush刷新缓冲区;
	printf("hello world!");
	// fflush 刷新函数，可以刷新指定的缓冲区
	// stdout 标准输出，就是对终端进行写操作
	fflush(stdout);

	// 定义文件指针的一般形式为:
	FILE* 指针变量标识符;
	本质上文件指针是一个结构体指针，结构体中包含了当前文件的很多信息，但是在实际编程时不需要关系结构体中的成员，只需要使用文件指针即可

	参数 1:
	1. 打开的文件的路径;
	2. 绝对路径,从根目录开始的路径名称"/home/edu/test/test.txt";
	3. 相对路径
	../test/test.txt
	..../test/test.txt
	参数 2:
	文件打开的方式，即以什么样的方式(只读、只写、可读可写等等)打开文件第二个参数的几种形式(打开文件的方式)
	r w a +

	#include <stdio.h>

	int main(int argc, char const *argv[])
	{
	/* code */
	FILE *fp;
	fp =fopen("./a.txt","w");// 如果文件存在则清空，不存在就新建
	if (fp == NULL){
	printf("FAIL TO FOPEN\n");
	return -1;
	}
	return 0;
	}

	函数的头文件: #include <stdio.h>
	函数的定义:
	int fclose(FILE *fp);
	函数的说明:关闭所代表的文件, 注意一个文件只能关闭一次，不能多次关闭。关闭文件之后就不能再文件指针对文件进行读写等操作;
	返回值:
	成功返回 0
	失败返回非 0

	fgetc
	#include <stdio.h>
	int fgetc(FILE *stream);
	功能:从文件指针标识的文件中读取一个字符
	参数:
	stream:指定的文件指针
	返回值:
	成功:读取的字符
	失败:EOF
	如果文件读取完毕，也会返回EOF

	fputc
	#include <stdio.h>
	int fputc(int c,FILE *stream);
	功能:向文件指针标识的文件中写入一个字符参数:
	c:要写入的字符
	stream:指定的文件指针
	返回值:
	成功:要写入的字符
	失败:EOF

	c = [h] - 104
	c = [e] - 101
	c = [l] - 108
	c = [l] - 108
	c = [o] - 111
	c = [ ] - 32
	c = [w] - 119
	c = [o] - 111
	c = [r] - 114
	c = [l] - 108
	c = [d] - 100

	fgets
	#include <stdio.h)
	char fgets(char s,int size,FILE *stream);
	功能:从文件中读取内容参数:
	s:保存读取到的内容
	size:每次读取的最大个数
	stream:文件指针
	返回值:
	成功:读取的数据的首地址
	失败:NULL
	如果文件内容读取完毕，也返回NULL

	fputs
	#include <stdio.h>
	int fputs(const char s,FILE stream);
	功能:向文件写入数据;
	参数
	s:要写入的内容
	stream:文件指针
	返回值:
	成功:写入文件内容的字节数
	失败:EOF

	// 碰到换行符，立即停止读取，所以只能读取一行内容
	buf = hello world

	函数的定义:
	size_t fread(void ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE stream);
	函数的说明:
	fead,函数从 stream 所标示的文件中读取数据，一块是 size 个字节，共 nmemb,块，存放到ptr指向的内存里
	返回值:
	实际读到的块数

	int num;
	num = fread(str,100,3,fp);
	从fp所代表的文件中读取内容存放到 str 指向的内存中，读取的字节数为每块 100 个字节，共3块。
	返回值 num:
	1. 如果读到 300 个字节返回值 num为 3;
	2. 如果读到了大于等于 200 个字节小于 300个字节: 返回值为 2;
	3. 如果读到的字节数大于等于 100 个字节小于 200 个字节, 返回 1
	4. 不到 100 个字节返回 0

	#include<std10.h>
	size_t fwrite(const void ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE stream);
	功能:向文件中写入数据参数:
	ptr:要写入的数据
	size:一次写入的字节数
	nmemb:一共写入的次数
	stream:文件指针
	返回值:
	成功:实际写入的次数
	失败:0

	#include <stdio.h>

	typedef struct
	{
	/* data */
	int a;
	int b;
	char c;
	} MSG;

	int main(int argc, char const *argv[])
	{
	FILE *fp;
	fp = fopen("./b.txt", "w+");
	if (fp == NULL)
	{
	printf("FAIL TO FOPEN\n");
	return -1;
	}

	MSG msg[4] = {1, 2, '3', 2, 5, 'a', 3, 6, '4', 4, 7, '5', 6, 7, '8'};
	fwrite(msg, sizeof(MSG), 4, fp);
	// 将文件的偏移量设置为文件的起始位置
	rewind(fp);

	MSG rev[4];
	fread(rev, sizeof(MSG), 4, fp);
	int i;
	for (i = 0; i < 4; i++)
	{
	printf("%d - %d -%c\n", rev[i].a, rev[i].b, rev[i].c);
	}

	return 0;
	}

	函数调用:
	fprintf( 文件指针，格式字符串，输出表列);
	fscanf (文件指针，格式字符串，输入表列):
	函数功能:
	从磁盘文件中读入或输出字符
	fprintf 和 printf函数类似:
	printf是将数据输出到屏幕上(标准输出);
	fprintf函数是将数据输出到文件指针所指定的文件中。
	fscanf 和 scanf 函数类似:
	scanf是从键盘(标准输入)获取输入;
	fscanf是从文件指针所标示的文件中获取输入。

	#include <stdio.h>
	void rewind(FILE *stream);
	功能:将文件位置定位到起始位置;
	参数:
	stream:文件指针
	返回值:无

	#include <stdio.h>
	long ftell(FILE *stream);
	功能:获取当前文件的偏移量;
	参数:
	stream:文件指针
	返回值:
	获取当前文件的偏移量

	#include <stdio.h>
	int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
	功能:设置文件位置指针的偏移量;
	参数:
	stream:文件指针
	offset:偏移量,可正可负也可为0
	whence:相对位置
	SEEK_SET 文件起始位置
	SEEK_CUR 文件当前位置
	SEEK_END 文件末尾位置(最后一个字符后面一个位置)
	返回值：
	成功 0
	失败 -1

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