文件的概念
文件的定义
磁盘文件:指一组相关数据的有序集合,通常存储在外部介质上,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。
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,在程序中操作设备,就必须对与其对应的 /dev
下的设备文件进行操作。
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我就豁出去是库函数申请的一段内存,由库函数对其进行操作,程序员没有必要找到存放在哪里,只需要知道对文件操作时的一些缓冲特点即可。
行缓冲:
标准 IO 库函数,往标准输出输出东西时是行缓冲的。
所谓行缓冲就是缓冲区碰到换行符时才刷新缓冲区。。
如果不刷新缓冲区,无法对文件进行读写操作。
行缓冲的刷新条件:
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| #include <stdio.h>
int main(int argc, char const *argv[]) {
int i; for (i = 1; i < 300; i++) { printf("%03d ", i); }
while (1) ;
return 0; }
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全缓冲:
标准 IO
库函数,往普通文件读写数据时,是全缓冲的,碰到换行符也不刷新缓冲区,只有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;
- 使用
fflush
函数刷新缓冲区。
- 程序正常结束,刷新缓冲区。
无缓冲:
在读写文件时通过系统调用 IO
对文件进行读写操作,这个时候是无缓冲的,即写数据会立马进入文件,读数据会立马进入内存。
写文件的流程:
应用程序空间->内核空间->驱动程序->硬盘
应用程序和内核程序运行在不同的空间里,目的是为了保护内核。
设置缓存区可以减少进出内核的次数,提高效率。
磁盘文件的分类
一个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。
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的角度来说把文件分为:
- 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。
文本文件、二进制文件对比:
译码:文本文件基于字符,译码容易些;二进制文件编码是边长的,译码难一些。(不同的二进制文件有不同的编码方式)
空间利用率:二进制文件的基本单位是
bit,而文本文件的基本单位是字符,所有二进制文件的空间利用率高。
可读性:文本文件可以用记事本的等软件阅读,二进制文件需要用特定的译码器。
文件指针
文件指针用来标识一个文件,所有对文件的操作都是通过对文件指针来完成的。
定义文件指针的语法:
文件指针是一个结构体指针,结构体中包含了与文件相关的很多信息,但在编程时无需结构体的成员,只需使用文件指针即可。
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;
- 通过文件指针对文件进行读写操作;
- 操作结束后,要关闭文件,关闭文件后,就不能再通过此文件指针对文件进行操作了。
C 语言中有三个定义好的特殊文件指针:
stdin
:标准输入,使用
scanf
、getchar
函数默认从 stdin
中输入;
stdout
:标准输出,使用
printf
、puts
函数默认输出到
stdout
;
stderr
:标准错误输出,使用 perror
函数默认输出到 stderr
.
打开文件 fopen
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| #include <stdio.h> FILE *fopen(const char *path, const char *mode); 功能:创建或者打开一个文件 参数: path:文件名,如果只写文件名,默认就是当前路径,也可以添加路径 mode:文件权限 r 只读,如果文件不存在则报错 r+ 读写,如果文件不存在则报错 w 只写,如果文件不存在则创建,如果文件存在则清空 w+ 读写,如果文件不存在则创建,如果文件存在则清空 a 只写,如果文件不存在则创建,如果文件存在则追加 a+ 读写,如果文件不存在则创建,如果文件存在则追加 返回值: 成功:文件指针 失败:NULL
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| #include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
FILE *fp = fopen("./file.txt", "w"); if (fp == NULL) { printf("fail to fopen\n"); return -1; }
return 0; }
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关闭文件 fclose
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| #include <stdio.h> int fclose(FILE *stream); 功能:关闭一个文件指针,无法在对当前文件进行操作 参数: stream:指定的文件指针,fopen函数的返回值 返回值: 成功:0 失败:EOF 注意: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了
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| #include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) {
FILE *fp = fopen("./file.txt", "a"); if (fp == NULL) { printf("fail to fopen\n"); return -1; } fclose(fp); return 0; }
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一次读写一个字符
fgetc
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| #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
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文件内容:
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| #include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) { FILE *fp = fopen("./file.txt", "r"); if (fp == NULL) { printf("fail to fopen\n"); return -1; } int c; while ((c = fgetc(fp)) != EOF) { printf("c = [%c] - %d\n", c, c); } return 0; }
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输出结果:
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fputc
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| #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
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| #include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) { FILE *fp = fopen("./file.txt", "w"); if (fp == NULL) { printf("fail to fopen\n"); return -1; }
fputc('w', fp); fputc('h', fp); fputc('a', fp); fputc('t', fp); fputc('\n', fp); fputc('o', fp);
return 0; }
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执行结果:
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一次读写一个字符串
fgets
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| #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 注意: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
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文件内容:
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| #include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) { FILE *fp = fopen("./file.txt", "r"); if (fp == NULL) { printf("fail to fopen\n"); return -1; } char buf[32] = "";
fgets(buf, 32, fp); printf("buf = %s\n", buf);
return 0; }
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执行结果:
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fputs
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| #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
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| #include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) { FILE *fp = fopen("./file.txt", "w"); if (fp == NULL) { printf("fail to fopen\n"); return -1; } fputs("66666666666666\n", fp); fputs("nihao", fp);
return 0; }
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读文件 fread
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| #include <stdio.h> size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream); 功能:从文件中读取数据 参数: ptr:保存读取的数据 size:每次读取的字节数 nmemb:一共读取的次数 stream:文件指针 返回值: 成功:实际读取的次数(对象数、块数) 失败:0 如果文件内容读取完毕,返回0
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例如:
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| int 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,3块。 返回值num,如果读到300个字节返回值num为3 如果读到了大于等于200个字节小于300个字节 返回值为2 读到的字节数,大于等于100个字节小于200个字节 返回1 不到100个字节返回0
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文件内容:
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| #include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) { FILE *fp; fp = fopen("./file.txt", "r"); if (fp == NULL) { printf("fail to fopen\n"); return -1; } int num; char buf[128] = ""; num = fread(buf, 5, 4, fp); printf("buf = %s\n", buf); printf("num = %d\n", num);
return 0; }
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输出结果:
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写文件 fwrite
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| #include <stdio.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
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| #include <stdio.h>
typedef struct { int a; int b; char c; } MSG;
int main(int argc, char *argv[]) { FILE *fp = fopen("./file.txt", "w+"); if (fp == NULL) { printf("fail to fopen\n"); return -1; } MSG msg[4] = {1, 2, 'a', 3, 4, 'b', 5, 6, 'c', 7, 8, 'd'}; fwrite(msg, sizeof(MSG), 4, fp); rewind(fp); MSG rcv[4]; fread(rcv, sizeof(MSG), 4, fp); for (int i = 0; i < 4; i++) { printf("%d - %d - %c\n", rcv[i].a, rcv[i].b, rcv[i].c); } return 0; }
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输出结果:
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输出的文件内容:
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格式化读写文件函数
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| 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。
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| #include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) { FILE *fp; char ch1 = 'a', ch2; int num1 = 50, num2; char string1[20] = "hello", string2[20]; float score1 = 85.5, score2;
if ((fp = fopen("./file.txt", "w+")) == NULL) { printf("fail to fopen\n"); return -1; }
fprintf(fp, "%c %d %s %f\n", ch1, num1, string1, score1); rewind(fp); 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; }
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输出结果:
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文件内容:
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随机读写
rewind
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| #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
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ftell
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| #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
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fseek
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| #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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| #include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[]) { FILE *fp; if ((fp = fopen("./file.txt", "w+")) == NULL) { printf("fail to fopen\n"); return -1; } fputs("123456789\n", fp); fputs("abcdefghijklmn", fp); printf("offset = %ld\n", ftell(fp)); fseek(fp, -5, SEEK_END);
char buf[32] = ""; while (fgets(buf, 32, fp) != NULL) { printf("[%s]\n", buf); }
return 0; }
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输出结果:
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文件内容:
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