文件的打开与读写_windows文件读取机制

文件的打开和读写

写在前面：这篇大概是去年的十二份写的 但是忘记发了 最近又正好翻出来，小余学姐说 写都写了 干嘛不发呢 ，那就本着来都来了的原则 坐着歇会吧

一、为什么使用文件

使用文件我们可以将数据直接存放在电脑的硬盘上，做到了数据的持久化。

二、什么是文件

磁盘上的文件是文件

程序文件

• 源文件（.c）
• 目标文件（windows环境后缀为.obj）
• 可执行程序（windows环境后缀为.exe）

数据文件

• 文件的内容不一定是程序，而是程序运行时读写的数据，比如程序运行需要从中读取数据文件，或者输出内容文件

三、文件的打开和关闭

1.文件指针

缓冲文件系统中，关键的概念是“文件类型指针”，简称为文件指针

每个被使用的文件都在内存中开辟了一个相应文件信息区，用来存放文件相关信息（比如文件的名字，文件状态及文件当前的位置等）。这些信息是保存在一个结构变量中的。该结构类型是系统声明的，取名FILE。

操作文件过程：
1.打开文件
2. 操作文件（读/写）
3. 关闭文件

FILE定义（Visual Studio2022 已封装）

#ifndef _FILE_DEFINED
    #define _FILE_DEFINED
    typedef struct _iobuf
    {
        void* _Placeholder;
    } FILE;
#endif
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FILE* （文件指针）返回文件起始地址
FILE* pf; //文件指针变量

定义 pf 是一个指向 FILE 数据类型的指针变量。可以使 pf 指向某个文件的文件信息区（是一个结构体变量，如上代码所示）。通过该文件信息区中的信息就能访问该文件。也就是说，通过文件指针变量能找到与它关联的文件。

2.文件的打开和关闭

ANSIC规定使用fopen函数来打开文件，用fclose来关闭文件

FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
(文件名，文件的打开模式)

以下是常见的文件打开模式: )

( ps : 使用 “w” 进行写入的时候会覆盖之前原有的内容，追加请使用 “a” )

打开文件的基本形式：

FILE* pf = fopen(“test.txt”, “w”);

关闭文件：

fclose(pf);
pf = NULL;

文件打开关闭代码演示：

(没有test.txt文件记得先创建一个啦)

#include<stdio.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");//注意文件路径
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		//也可以使用 perror("fopen");
		return (EXIT_FAILURE);// 或者也可以用 1 来代替
	}

	//...对文件进行操作

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;//让 pf 失忆

	return 0;
}
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补充（关于prror）
void perror ( const char * str );

四、文件的顺序读写

(详细说明建议参考Cplusplus)

1.fputc & fgetc

1 ) fputc

int fputc ( int character, FILE * stream );

下面我们来尝试在文件中写入点什么，先搓代码

#include<stdio.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return (EXIT_FAILURE);
	}

	//写文件
	fputc('a', pf);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}
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在上述代码中我们写入了个 a ，打开文件康康 ~

如果我们想要写字母 a ~ z 呢 ？我们也可以采用循环的方式写入

	//写文件
	char i;
	for (i = 'a'; i <= 'z'; i++)
	{
		fputc(i, pf);
	}
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查看文本文件，Successful~

2 ) fgetc

int fgetc ( FILE * stream );

我们尝试读取刚刚我们写的文件，但是的但是，我们只能读取第一个字符

但是重复操作，我们就可以依次往下读取字符了（好麻烦）

外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传

既然可以循环写入，那我们可以循环读出吗？当然可以！通过阅读fgetc()的用法，我们发现，当读取文件错误发生，该函数将会返回EOF

这样我们就知道怎么样去写一个输出循环了

//读文件
int ch = 0;
while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)
	printf("%c ", ch);
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2.fputs & fgets

1 ) fputs

int fputs ( const char * str, FILE * stream );
（你要写的字符串，文件关联指针）
和刚刚fputc的区别在于是char还是string的读入

//写入
fputs("UNDERTALE", pf);
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2 ) fgets

char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );

3.fprintf & fscanf

1 ) fprintf

看到fprintf我们不难想到printf
我们可以将两者结合对比，发现 fprint比printf多了一个写入文件的参数

#include<stdio.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>

typedef struct S
{
	char name[10];
	int age;
	char gender[7];
	char driveRobot[15];
}people;

int main()
{
	people one = { "Asuka", 14, "Female", "EVA2" };

	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return (EXIT_FAILURE);
	}

	//写入
	fprintf(pf, "%s %d %s %s", one.name, one.age, one.gender, one.driveRobot);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}
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2 ) fscanf

int fscanf ( FILE * stream, const char * format, … );
和scanf相比也是多了个读取文件的参数

fscanf(pf, "%s %d %s %s", one.name, one.age, one.gender, one.driveRobot);
//输出查看是否正确（终端）（内心os:这样子做真的是忒麻烦...）
printf("%s %d %s %s", one.name, one.age, one.gender, one.driveRobot);
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既然这样子做那么麻烦，那我们有什么办法去解决它吗，嘻嘻，有滴

任何一个 c 程序，只要运行起来就会默认打开三个流

• FILE* stdin — 标准输入流（键盘）（0）
• FILE* stdout — 标准输出流 （屏幕）（1）
• FILE* stderr — 标准错误流 （屏幕）（2）

那么针对于以上输出的情况，我们就可以使用输出流stdout让我们想输出的内容直接呈现在屏幕上

fprintf(stdout, "%s %d %s %s", one.name, one.age, one.gender, one.driveRobot);
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补充说明：写入存放文件的设备被称为外部设备（光盘、软盘、u盘…），每种外部设备都有着不同的读写方式，为了解决这个困难，计算机系统引入了流(是不是想到了参数FILE* stream)的概念。¹

4.fwrite & fread

1 ) fwrite

size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );

FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");// wb 以二进制的文件去写
if (pf == NULL)
{
	perror("fopen");
	return (EXIT_FAILURE);
}

//写
fwrite(&one, sizeof(people), 1, pf);// 1 (size_count) 写入的数量
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打开文件，我们…看不懂了，哈哈。由于是二进制文件，所以显示出来的都是乱码。

虽然我们看不懂，但是我们可以使用一个能够读取二进制的函数读出我们想要的内容
2 ) fread

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

“怎么没有freadf 哈哈 不然就可以直接stdout了”

5.sprintf & sscanf

1 ) sprintf

int sprintf ( char * str, const char * format, … );

2 ) sscanf

int sscanf ( const char * s, const char * format, …);

sprintf和sscanf演示：

#include<stdio.h>
#include<errno.h>
#include<string.h>
#include<stdlib.h>

typedef struct S
{
	char name[10];
	int age;
	char gender[7];
	char driveRobot[15];
}people;

int main()
{
	people one = { "Asuka", 14, "Female", "EVA2" };
	people two = {0};

	char buf[100] = { 0 };
	//把 one 中的格式化数据转换成字符串放到 buf 中
	sprintf(buf, "%s %d %s %s", one.name, one.age, one.gender, one.driveRobot);

	//打印 buf 内容，也相当于打印 one 结构体中的内容
	//按照字符串形式打印
	printf("%s\n", buf);

	//从字符串 buf 中获取一个格式化的数据到 two 中
	//这里的 %s 不取地址是因为：数组名本身就是地址
	sscanf(buf, "%s %d %s %s", two.name, &(two.age), two.gender, two.driveRobot);

	//按照格式化形式打印
	printf("%s %d %s %s", two.name, two.age, two.gender, two.driveRobot);

	return 0;
}
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补充：关于 sprintf和 fprintf的区别

fprintf()函数用于将格式化的数据写入文件中
sprintf()函数用于将格式化的数据写入字符串中²

例如，在Python中，可以使用f-string来格式化字符串：

name = "Alice"
age = 30
message = f"My name is {name} and I am {age} years old."
print(message)
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五、文件的随机读写

和 顺序 读写相反， 随机读取

1.fseek

根据文件的位置和偏移量来定位文件指针
int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );

2.ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量
long int ftell ( FILE * stream );

3.rewind

让文件指针回到文件的起始位置
void rewind ( FILE * stream );

六、文本文件和二进制文件

根据数据的组织形式，数据文件被称为文本文件或者二进制文件。
数据在内存中以二进制的形式存储，如果不加转换的输出到外存，就是二进制文件。
如果要求在外存上以ASCII码的形式存储，则需要在外存前转换。以ASCII字符的形式存储的文件就是文本文件。

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1. 流是指在计算机系统中，数据在内部设备（例如内存）和外部设备之间传输的一种方式。通过使用流，可以统一不同外部设备的读写方式，实现数据的高效传输和处理。
   在计算机系统中，流被抽象成输入流(stdin)和输出流(stdout)两种形式(还有stderr)。输入流用于从外部设备读取数据到内部设备，输出流则用于将内部设备的数据写入到外部设备。通过流的抽象，程序可以通过统一的接口来读取和写入不同类型的外部设备。
   流的概念使得程序员在处理数据时更加方便和灵活。无论是读取文件、网络通信还是与其他外部设备进行交互，都可以使用相似的流操作方式，简化了编程的复杂性。
   总之，流是计算机系统中用于统一不同外部设备读写方式的抽象概念，通过流的操作，程序可以方便地进行数据传输和处理。 ↩︎

2. 将格式化的数据写入字符串中，通常指的是使用字符串模板或格式化字符串
   的方式，将变量、常量等数据按照一定的格式插入到字符串中。 ↩︎