九、文件操作

本章专题脉络

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1、文件和流的介绍

文件,对我们并不陌生,文件是数据源(保存数据的地方)的一种,比如大家经常使用的word文档,txt文件,excel文件,avi文件...都是文件。文件最主要的作用就是保存数据,它既可以保存一张图片,也可以保持视频,声音...

C程序中,对于文件中数据的输入/输出操作以“流(stream)” 的方式进行,可以看做是一种数据的流动。

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输入流:数据从数据源(比如:文件)到程序(或内存)的流动过程。

输出流:数据从程序(或内存)到数据源(比如:文件)的流动过程。

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2、C 输入 & 输出

  • 当我们提到输入时,这意味着要向程序(或内存)中写入一些数据。输入的数据来源可以是从键盘中、从文件中或从网络中。C 语言提供了一系列内置的函数来读取给定的输入,并根据需要写入到程序中。

  • 当我们提到输出时,这意味着要在屏幕上、打印机上或任意文件中显示(或保存)一些数据。同样,C 语言提供了一系列内置的函数来输出数据到指定的载体上。

2.1 标准文件I/O

C 语言把所有的设备都当作文件。所以设备(比如显示器)被处理的方式与文件相同。以下三个文件会在程序执行时自动打开,以便访问键盘和屏幕。

标准文件 文件指针 设备
标准输入 stdin 键盘
标准输出 stdout 屏幕
标准错误 stderr 屏幕

文件指针是访问文件的方式,我们会讲解如何从屏幕读取值以及如何把结果输出到屏幕上。

2.2 scanf()和printf()函数

C 语言中的 I/O (输入/输出)通常使用printf()scanf() 两个函数。

  • 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。

其中,format 可以是一个简单的常量字符串,但是您可以分别指定 %s、%d、%c、%f 等来输出或读取字符串、整数、字符或浮点数。如需了解完整的细节,可以查看这些函数的参考手册。

举例1:将内容输出到屏幕

#include <stdio.h>	// 执行printf() 函数需要该库

int main(){
    printf("hello"); //显示引号中的内容
    return 0;
}

举例2:

#include <stdio.h>

int main( ) {

  char str[100];
  int i;

  printf( "Enter a value :");
  scanf("%s %d", str, &i);

  printf( "\nYou entered: %s %d ", str, i);
  printf("\n");
  
  return 0;
}

2.3 getchar()和putchar() 函数

  • 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。您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单一的字符。您可以在循环内使用这个方法,以便在屏幕上输出多个字符。

举例:程序会读取一个单一的字符

#include <stdio.h> 

int main( ){
    int c;
    printf( "Enter a value :"); 
    c = getchar();
    
    printf( "\nYou entered: ");
    putchar(c);
    printf("\n");

    return 0;
}

2.4 gets()和puts() 函数

  • char *gets(char *s) 函数从stdin读取一行到 s 所指向的缓冲区,直到一个终止符或EOF。

  • int puts(const char *s) 函数把字符串s 和一个尾随的换行符写入到stdout。

举例:程序读取一整行直到该行结束。

#include <stdio.h>

int main( ){
    char str[100];
    
    printf( "Enter a value :"); 
    gets(str);
    
    printf( "\nYou entered: "); 
	puts( str );

    return 0;
}

3、C 文件的读写

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,也提供了底层调用来处理存储设备上的文件。

3.1 创建/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,这个调用会初始化类型 FILE 的一个对象,类型 FILE 包含了所有用来控制流的必要的信息。

函数原型:

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

说明:在这里,filename是字符串,用来命名文件;访问模式mode的值可以是下列值中的一个。

第1波:

模 式 描 述
r 只读。打开一个已有的文本文件,只允许读取。
w 只写。打开一个文本文件,只允许写入文件。如果文件不存在,则会创建一个新文件,
并从文件的开头写入内容。如果文件存在,则截断文件为零长度,从开始写入!
a 追加。打开一个文本文件,用于写入。如果文件不存在,则创建一个新文件。
如果文件已存在,则将写入的数据追加到文件末尾。
rb 只读(二进制)。打开一个二进制文件,只允许读取。
wb 只写(二进制)。打开一个二进制文件,只允许写入。如果文件不存在,则创建一个
新文件。如果文件已存在,则截断文件为零长度,从开始写入!
ab 追加(二进制)。打开一个二进制文件,用于写入。如果文件不存在,则创建一个
新文件。如果文件已存在,则将写入的数据追加到文件末尾。

第2波:

模 式 描 述
r+ 读写。打开一个文本文件,允许读取和写入。
w+ 读写。打开一个文本文件,允许读取和写入。如果文件不存在,则创建一个新文件。
如果文件已存在,则截断文件为零长度,从开始写入!
a+ 读写。打开一个文本文件,允许读取和写入。如果文件不存在,则创建一个新文件。
如果文件已存在,则将写入的数据追加到文件末尾。
r+b "rb+"读写(二进制)。打开一个二进制文件,允许读取和写入。
w+b "wb+"读写(二进制)。打开一个二进制文件,允许读取和写入。如果文件
不存在,则创建一个新文件。如果文件已存在,则截断文件为零长度。
a+b "ab+"读写(二进制)。打开一个二进制文件,允许读取和写入。如果文件
不存在,则创建一个新文件。如果文件已存在,则将写入的数据追加到文件末尾。

技巧:这些访问模式字符串可以根据需要进行组合使用。例如,"r+" 表示读写,"r+b" 表示读写(二进制)。

注意:如果处理的是二进制文件(图片,视频..),则需使用下面的访问模式: "rb", "wb", "ab", "rb+", "r+b", "wb+", "w+b", "ab+", "a+b" 。

3.2 关闭文件

使用完文件后(读,写),一定要将该文件关闭。

关闭文件,使用fclose( ) 函数。

函数原型:

int fclose( FILE *fp );
  • 如果成功关闭文件,fclose( ) 函数返回零。此时,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。

3.3 写入文件

C 标准库提供了各种函数来按字符或者以固定长度字符串的形式读/写文件。

1)fputc 函数

函数原型:

int fputc( int c, FILE *fp );

说明:

函数 fputc() 把参数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。

2)fputs 函数

函数原型:

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

说明:

函数fputs() 把字符串 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。

3)fprintf 函数

函数原型:

int fprintf(FILE *fp,cons t char *format, ...);

功能与fputs()类似,将一个字符串写入到文件中。

举例:

#include <stdio.h>

int main() {

    //创建一个文件指针
    FILE *fp = NULL;

    //打开该文件
    fp = fopen("d:/hello.txt", "w+"); //w+模式是:如果文件已存在,则截断文件为零长度。
    //fp = fopen("d:/hello.txt", "a+"); //a+模式是:如果文件已存在,则将写入的数据追加到文件末尾。

    //将内容写入到文件中
    fputs("你好,北京!!\n", fp);
    fprintf(fp, "你好,世界!!\n");

    //关闭文件!如果不关闭 ,我们的内容没有保存到文件中!
    fclose(fp);

    printf("创建,写入信息完成");

    return 0;
}

3.4 读取文件

1)fgetc 函数

函数原型:

int fgetc( FILE * fp );

说明:

fgetc() 函数从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。

2)fscanf 函数

函数原型:

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

说明:

使用 fscanf() 函数从文件中读取格式化的数据,比如整数、浮点数等各种类型的数据format 参数指定了数据的格式,后面的参数是用于存储读取数据的变量。

如果使用 fscanf() 函数从文件中读取字符串,会在遇到第一个空白字符(空格、制表符、换行符等)时,停止读取,之后的内容会被忽略。

如果函数成功读取了一些数据并按照指定格式存储到相应的变量中,它会返回成功读取的参数个数。或者在读取失败或文件结束时返回 EOF。

3)fgets 函数

函数原型:

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

说明:

此函数按行读取数据,它从文件中读取一行数据(包括换行符 '\n'),并将这一行的内容存储到指定的缓冲区中。参数中 buf 是用于存储读取的文本的缓冲区,n 是缓冲区的大小,fp 是文件指针。

如果成功读取,返回参数 buf,即读取到的字符串的首地址。如果到达文件末尾或者读取失败,返回NULL。

举例:

#include <stdio.h>

int main() {

    //创建一个文件指针
    FILE *fp = NULL;
    //定义一个缓冲区
    char buff[1024];

    //打开文件
    fp = fopen("d:/hell.txt", "r");
    //方法1
    //fscanf(fp, "%s", buff);
    ////输出
    //printf("%s\n", buff);

    //方法2 读取整个文件
    //说明,循环读取fp指向的文件内容,如果读到NULL,就结束

    while (fgets(buff, 1024, fp) != NULL) {
        printf("%s", buff);
    }

    //关闭文件
    fclose(fp);

    return 0;
}
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