C 语言编程 — 输入/输出与文件操作

目录

文章目录

• 目录
• 前文列表
• 输入/输出
• scanf() 和 printf()
• getchar() 和 putchar()
• 文件操作
• 打开文件
• 关闭文件
• 写入文件
• 读取文件
• 二进制 I/O 函数

前文列表

《程序编译流程与 GCC 编译器》
《C 语言编程 — 基本语法》
《C 语言编程 — 基本数据类型》
《C 语言编程 — 变量与常量》
《C 语言编程 — 运算符》
《C 语言编程 — 逻辑控制语句》
《C 语言编程 — 函数》
《C 语言编程 — 高级数据类型 — 指针》
《C 语言编程 — 高级数据类型 — 数组》
《C 语言编程 — 高级数据类型 — 字符串》
《C 语言编程 — 高级数据类型 — 枚举》
《C 语言编程 — 高级数据类型 — 结构体与位域》
《C 语言编程 — 高级数据类型 — 共用体》
《C 语言编程 — 高级数据类型 — void 类型》
《C 语言编程 — 数据类型的别名》
《C 语言编程 — 数据类型转换》
《C 语言编程 — 宏定义与预处理器指令》
《C 语言编程 — 异常处理》
《C 语言编程 — 头文件》

输入/输出

输入，意味着要向程序输入数据，可以是以文件的形式或从命令行中进行。
输出，意味着要在屏幕上、打印机上或任意文件中输出数据。

C 语言把所有的设备都当作文件。所以处理设备（e.g. 显示器）的输入/输出的方式与文件操作的方式相同。以下三个文件称之为标准输入/输出文件，会在程序执行时自动打开，以便访问键盘和屏幕。C 语言中常用的标准输入/输出函数在 stdio.h 头文件中声明。

注：文件指针是访问文件的入口。

scanf() 和 printf()

• int scanf(const char *format, ...) 函数从标准输入流 stdin 读取输入，并根据提供的 format 来浏览输入。
• int printf(const char *format, ...) 函数把输出写入到标准输出流 stdout ，并根据提供的格式产生输出。

format 可以是一个简单的常量字符串，可以分别指定 %s、%d、%c、%f 等来输出或读取字符串、整数、字符或浮点数类型数据。还有许多其他可用的格式选项，可以根据需要使用。

#include <stdio.h>

int main() {
    float f;
    printf("Enter a number: ");
    scanf("%f",&f);
    printf("Value = %f", f);
    return 0;
}

getchar() 和 putchar()

• int getchar(void) 函数从屏幕读取下一个可用的字符，并把它返回为一个整数。这个函数在同一个时间内只会读取一个单一的字符。可以在循环内使用这个方法，以便从屏幕上读取多个字符。
• int putchar(int c) 函数把字符输出到屏幕上，并返回相同的字符。这个函数在同一个时间内只会输出一个字符。可以在循环内使用这个方法，以便在屏幕上输出多个字符。

#include <stdio.h>
 
int main() {
   int c;
   
   printf("Enter a value :");
   c = getchar( );
 
   printf("\nYou entered: ");
   putchar(c);
   printf("\n");
   return 0;
}

文件操作

常见的文件操作有创建、打开、关闭文本文件或二进制文件。一个文件，无论它是文本文件还是二进制文件，都是代表了一系列的字节。C 语言不仅提供了访问顶层的函数，也提供了操作系统的系统调用来处理存储设备上的文件。

打开文件

使用 fopen() 函数来创建一个新的文件或者打开一个已有的文件，这个函数调用会初始化并返回一个 FILE 类型变量，其包含了所有用来控制文件数据流的必要的信息。

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

• mode 类型
  

如果处理的是二进制文件，则需使用下面的访问模式来替代：

"rb", "wb", "ab", "rb+", "r+b", "wb+", "w+b", "ab+", "a+b"

关闭文件

使用 fclose() 函数：

int fclose(FILE *fp);

这个函数实际上会清空缓冲区中的数据，关闭文件，并释放用于该文件的所有内存。如果成功关闭文件，函数会返回整数零，如果关闭文件时发生错误，函数返回 EOF。EOF 是一个定义在头文件 stdio.h 中的常量。

写入文件

• 函数 fputc() 把实参整型 c 的字符值写入到 fp 所指向的输出流中。如果写入成功，它会返回写入的字符，如果发生错误，则会返回 EOF。

int fputc(int c, FILE *fp);

• 函数 fputs() 把把一个以 null 结尾的字符串 s 写入到 fp 所指向的输出流中。如果写入成功，它会返回一个非负值，如果发生错误，则会返回 EOF。

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

• 还可以使用 fprintf() 函数来写把一个字符串写入到文件中。

int fprintf(FILE *fp,const char *format, ...)

示例：

#include <stdio.h>

int main() {
   FILE *fp = NULL;

   fp = fopen("/tmp/test.txt", "w+");
   fprintf(fp, "This is testing for fprintf...\n");
   fputs("This is testing for fputs...\n", fp);
   fclose(fp);
   return 0;
}

读取文件

• 函数 fgetc() 从 fp 所指向的输入文件中读取一个字符。返回值是读取的字符，如果发生错误则返回 EOF。

int fgetc(FILE *fp);

• 函数 fgets() 从 fp 所指向的输入流中读取 n-1 个字符。它会把读取的字符串复制到缓冲区 buf，并在最后追加一个 null 字符来终止字符串。如果这个函数在读取最后一个字符之前就遇到一个换行符 '\n' 或文件的末尾 EOF，则只会返回读取到的字符，包括换行符。

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

• 可以使用 fscanf() 函数来从文件中读取字符串，但是在遇到第一个空格和换行符时，它会停止读取。

int fscanf(FILE *fp, const char *format, ...)

示例：

#include <stdio.h>

int main() {
   FILE *fp = NULL;
   char buff[255];

   fp = fopen("/tmp/test.txt", "r");
   fscanf(fp, "%s", buff);
   printf("1: %s\n", buff);

   fgets(buff, 255, fp);
   printf("2: %s\n", buff);
   
   /* 使用显示的强制类型转换，实际上可忽略 */
   fgets(buff, 255, (FILE*)fp);
   printf("3: %s\n", buff );
   fclose(fp);

   return 0;
}

运行：

$ ./main
1: This
2:  is testing for fprintf...

3: This is testing for fputs...

首先，fscanf() 函数只读取了 This，因为它在后边遇到了一个空格。其次，调用 fgets() 读取剩余的部分，直到行尾。最后，调用 fgets() 完整地读取第二行。

二进制 I/O 函数

size_t fread(void *ptr,
             size_t size_of_elements, 
             size_t number_of_elements,
             FILE *a_file);
              
size_t fwrite(const void *ptr,
              size_t size_of_elements, 
              size_t number_of_elements,
              FILE *a_file);