【C语言】文件及文件操作详解（fseek，ftell，rwind）
【C语言】文件及文件操作详解（fseek，ftell，rwind）
1. 为什么使用文件
如果没有文件，我们写的程序的数据是存储在电脑的内存中，如果程序退出，内存回收，数据就丢失了，等再次运行程序，是看不到上次程序的数据的，如果要将数据进行持久化的保存，我们可以使用文件。
2. 什么是文件
磁盘上的文件是文件。
在程序设计中，我们谈到的文件一般有两种（从文件功能的角度来分类）：程序文件、数据文件
2.1 程序文件
程序文件包括源程序文件（后缀为.c）、目标文件（Windows环境下后缀为.obj，linux环境下后缀为.0）、可执行程序（Windows环境下后缀为.exe）。
2.2 数据文件
文件中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的文件，或者输出内容的文件。
接下来我们讨论的就是数据文件。
2.3 文件名
一个文件要有一个唯一的文件标识，以便用户识别和引用。
文件名包含三部分：文件路径+文件名主干+文件后缀 例如：C:\code\example.txt
为了方便起见，文件标识通常被称为文件名。
注：文件名可以不包含后缀名，但是文件名中不能包含 ：/、\、：、*、？、“、<、>、|
3. 二进制文件和文本文件
根据数据的组织形式，数据文件被称为文本文件或二进制文件。 数据在内存中以二进制的形式存储，如果不加转换地输出到外存的文件中，就是二进制文件。 如果要求在外存上以ASCII码的形式存储，则需要在存储前进行转换。以ASCII字符的形式存储的文件就是文本文件。
那么一个数据在文件中是如何存储的呢？
字符一律以ASCII形式存储，数值型数据既可以用ASCII形式存储，也可以使用二进制形式存储。
例如有整数10000，如果以ASCII形式输出到磁盘，则磁盘中占用5个字节（一个字符占一个字节），而以二进制形式输出，则在磁盘上只占4个字节（在VS2019上测试）。
4. 文件的打开和关闭
4.1 流和标准流
4.1.1 流
我们程序的数据需要输出到各种外部设备，也需要从外部设备获取数据，不同的外部设备的输入输出操作各不相同，为了方便程序员对各种设备进行方便的操作，我们抽象出了流的概念， 可以把流想象成一个中转站，它能根据不同的外部设备读写的方式来进行相应的操作。 流是一种抽象，表示在其上执行输入和输出操作的设备。流基本上可以表示为无限长度字符的源或目标。 C程序针对文件、画面、键盘等的数据输⼊输出操作都是同流操作的。 一般情况下，我们要想向流里写数据，或者从流中读取数据，都是要打开流，然后操作。
4.1.2 标准流
在C语言程序启动时，会默认打开三个流：
·stdin——标准输入流，在大多数的环境中从键盘输入 ·stdout——标准输出流，在大多数环境中输出到显示器界面 ·stderr——标准错误流，在大多数环境中输出到显示器界面
默认打开这三个流之后，使用scanf、printf等函数就可以直接进行输入输出操作。
stdin、stdout、stderr三个流的类型是：FILE*，通常被称为文件指针。
C语言中，就是通过FILE*的文件指针来维护流的各种操作的。
4.2 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“文件指针”。
每个被使用的文件都在内存中开辟了一个相应的文件信息区，用来存放文件的相关信息（如文件的名字，文件的状态及文件当前的位置等）。这些信息是保存在一个结构体变量中的，该结构体变量是由系统声明的，取名FILE 。
在VS2019编译环境中提供的stdio.h头文件中，我们是看不到对文件类型的声明的：
typedef struct _iobuf
{
void* _Placeholder;
} FILE;在VS2013编译环境提供的stdio.h头文件中有以下的文件类型声明：
struct _iobuf {
char *_ptr;
int _cnt;
char *_base;
int _flag;
int _file;
int _charbuf;
int _bufsiz;
char *_tmpfname;
};
typedef struct _iobuf FILE;每当打开一个文件的时候，系统会根据文件的情况自动创建一个FILE结构的变量，并填充其中的信息，对于使用者来说，不必关注其中的细节。
要想定义一个文件指针，我们可以按照这样的方式：
FILE* pf//文件指针变量定义pf是一个指向FILE类型数据的指针变量。可以是pf指向某个文件的文件信息区（一个结构体变量）。通过该文件信息区中的信息就能够访问该文件。也就是说，通过文件指针变量能够间接找到与它关联的文件。
4.3 文件的打开和关闭
文件在读写之前应该先打开文件，在使用结束之后应该关闭文件。
在编写程序的时候，在打开文件的同时，都会返回⼀个FILE*的指针变量指向该文件，也相当于建立了指针和文件的关系。
ANSI C规定使用fopen函数来打开文件，fclose函数来关闭文件。
//打开文件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
//If the file is successfully opened, the function returns a pointer to a FILE object that can be used to identify the stream on future operations.
//Otherwise, a null pointer is returned.
//关闭文件
int fclose ( FILE * stream );
//If the stream is successfully closed, a zero value is returned.
//On failure, EOF is returned.mode表示文件的打开模式，有以下打开模式：
文件的使用方式 | 含义 | 若文件不存在 |
|---|---|---|
“r”（只读） | 打开文件进行读取操作。该文件必须存在 | 出错 |
“w”（只写） | 为了写入数据，打开一个文本文件，如果已存在同名文件，则会丢弃其内容，并将该文件视为新的空文件。 | 建立一个新的文件 |
“a”（追加） | 向文本文件尾添加数据 | 建立一个新文件 |
“rb”（只读） | 为了读取数据，打开一个二进制文件 | 出错 |
“wb”（只写） | 为了写入数据，打开一个二进制文件 | 建立一个新文件 |
“ab”（追加） | 向一个二进制文件尾添加数据 | 建立一个新文件 |
“r+”（读写） | 为了读和写，打开一个文本文件 | 出错 |
“w+”（读写） | 为了读和写，建立一个新文本文件 | 建立一个新文件 |
“a+”（读写） | 打开一个文本文件，在文件尾读写 | 建立一个新的文件 |
“rb+”（读写） | 为了读和写，打开一个二进制文件 | 出错 |
“wb+”（读写） | 为了读和写，新建一个新的二进制文件 | 建立一个新的文件 |
“ab+”（读写） | 打开一个二进制文件，在文件尾进行读和写 | 建立一个新文件 |
/* fopen example */
#include <stdio.h>
int main ()
{
FILE * pFile;
pFile = fopen ("myfile.txt","w");
if (pFile!=NULL)
{
fputs ("fopen example",pFile);
fclose (pFile);
}
return 0;
}5. 文件的顺序读写
顺序读写函数介绍：
函数名 | 功能 | 适用范围 |
|---|---|---|
fgetc | 字符输入函数（一次读取一个字符） | 所有输入流 |
fputc | 字符输出函数（一次写一个字符） | 所有输出流 |
fgets | 文本行输入函数（一次读取一行数据） | 所有输入流 |
fputs | 文本行输出函数（一次写一行数据） | 所有输出流 |
fscanf | 格式化输入函数 | 所有输出流 |
fprintf | 格式化输出函数 | 所有输出流 |
fread | 二进制输入 | 文件流 |
fwrite | 二进制输出 | 文件流 |
6.文件的随机读写
6.1 fseek
根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。
int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );
//origin有三种
//SEEK_SET----Beginning of file
//SEEK_CUR----Current position of the file pointer
//SEEK_END----End of file *
/* fseek example */
#include <stdio.h>
int main ()
{
FILE * pFile;
pFile = fopen ( "example.txt" , "wb" );
fputs ( "This is an apple." , pFile );
fseek ( pFile , 9 , SEEK_SET );
fputs ( " sam" , pFile );
fclose ( pFile );
return 0;
}6.2 ftell
返回文件指针相对于起始位置的偏移量
//long int ftell ( FILE * stream );
/* ftell example : getting size of a file */
#include <stdio.h>
int main ()
{
FILE * pFile;
long size;
pFile = fopen ("myfile.txt","rb");
if (pFile==NULL) perror ("Error opening file");
else
{
fseek (pFile, 0, SEEK_END); // non-portable
size=ftell (pFile);
fclose (pFile);
printf ("Size of myfile.txt: %ld bytes.\n",size);
}
return 0;
}6.3 rewind
使文件指针的位置回到文件的起始位置
//void rewind ( FILE * stream );
/* rewind example */
#include <stdio.h>
int main ()
{
int n;
FILE * pFile;
char buffer [27];
pFile = fopen ("myfile.txt","w+");
for ( n='A' ; n<='Z' ; n++)
fputc ( n, pFile);
rewind (pFile);
fread (buffer,1,26,pFile);
fclose (pFile);
buffer[26]='\0';
puts (buffer);
return 0;
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