C语言探索之旅 | 第二部分第七课:文件读写
< 返回列表时间: 2020-06-15来源:OSCHINA
>作者 谢恩铭,公众号「程序员联盟」(微信号:coderhub)。 转载请注明出处。 原文: https://www.jianshu.com/p/4adb95073745
> 《C语言探索之旅》 全系列
内容简介 前言 文件的打开和关闭 读写文件的不同方法 在文件中移动 文件的重命名和删除 第二部分第八课预告
1. 前言
上一课 C语言探索之旅 | 第二部分第六课:创建你自己的变量类型 之后,我们来学习很常用的文件读写。
我们学过了这么多变量的知识,已经知道变量实在是很强大的,可以帮助我们实现很多事情。
变量固然强大,还是有缺陷的,最大的缺陷就是: 不能永久保存 。
因为 C语言的变量储存在内存中,在你的程序退出时就被清除了,下次程序启动时就不能找回那个值了。
>“蓦然回首,那人不在灯火阑珊处...”
>“今天的你我, 怎样重复昨天的故事? 这一张旧船票, 还能否登上你的破船?”
>不能够啊,“涛声不能依旧”啊...
如果这样的话,我们如何在 C语言编写的游戏中保存游戏的最高分呢?怎么用 C语言写一个退出时依然保存文本的文本编辑器呢?
幸好,在 C语言中我们可以读写文件。这些文件会储存在我们电脑的硬盘上,就不会在程序退出或电脑关闭时被清除了。
为了实现文件读写,我们就要用到迄今为止我们所学过的知识:
指针,结构体,字符串,等等。
也算是复习吧。
2. 文件的打开和关闭
为了读写文件,我们需要用到定义在 stdio.h 这个标准库头文件中的一些函数,结构,等。
是的,就是我们所熟知的 stdio.h,我们的“老朋友” printf 和 scanf 函数也是定义在这个头文件里。
下面按顺序列出我们打开一个文件,进行读或写操作所必须遵循的一个流程: 调用“文件打开”函数 fopen(f 是 file(表示“文件”)的首字母;open 表示“打开”),返回一个指向该文件的指针。 检测文件打开是否成功,通过第 1 步中 fopen 的返回值(文件指针)来判断。如果指针为 NULL,则表示打开失败,我们需要停止操作,并且返回一个错误。 如果文件打开成功(指针不为 NULL),那么我们就可以接着用 stdio.h 中的函数来读写文件了。 一旦我们完成了读写操作,我们就要关闭文件,用 fclose(close 表示“关闭”)函数。
首先我们来学习如何使用 fopen 和 fclose 函数,之后我们再学习如何读写文件。
fopen:打开文件
函数 fopen 的原型是这样的: FILE* fopen(const char* fileName, const char* openMode);
不难看出,这个函数接收两个参数: fileName:文件名(name 表示“名字”)。是一个字符串类型,而且是 const,意味着不能改变其值。 openMode:打开方式(open 表示“打开”,mode 表示“方式”)。表明我们打开文件之后要干什么的一个指标。只读、只写、读写,等等。
这个函数的返回值,是 FILE * ,也就是一个 FILE(file 表示“文件”)指针。
FILE 定义在 stdio.h 中。有兴趣的读者可以自己去找一下 FILE 的定义。
我们给出 FILE 的一般定义: typedef struct { char *fpos; /* Current position of file pointer (absolute address) */ void *base; /* Pointer to the base of the file */ unsigned short handle; /* File handle */ short flags; /* Flags (see FileFlags) */ short unget; /* 1-byte buffer for ungetc (b15=1 if non-empty) */ unsigned long alloc; /* Number of currently allocated bytes for the file */ unsigned short buffincrement; /* Number of bytes allocated at once */ } FILE;
可以看到 FILE 是一个结构体(struct),里面有 7 个变量。当然我们不必深究 FILE 的定义,只要会使用 FILE 就好了,而且不同操作系统对于 FILE 的定义不尽相同。
细心的读者也许会问:“之前不是说结构体的名称最好是首字母大写么,为什么 FILE 这个结构体每一个字母都是大写呢?怎么和常量的命名方式一样呢?”
好问题。其实我们之前建议的命名方式(对于结构体,首字母大写,例如:StructName)只是一个“规范”(虽然大多数程序员都喜欢遵循),并不是一个强制要求。
这只能说明编写 stdio.h 的前辈并不一定遵循这个“规范”而已。当然,这对我们并没什么影响。
以下列出几种可供使用的 openMode : r :只读。r 是 read(表示“读”)的首字母。这个模式下,我们只能读文件,而不能对文件写入。文件必须已经存在。 w :只写。w 是 write(表示“写”)的首字母。这个模式下,只能写入,不能读出文件的内容。如果文件不存在,将会被创建。 a :追加。a 是 append(表示“追加”)的首字母。这个模式下,从文件的末尾开始写入。如果文件不存在,将会被创建。 r+ :读和写。这个模式下,可以读和写文件,但文件也必须已经存在。 w+ :读和写。预先会删除文件内容。这个模式下,如果文件存在且内容不为空,则内容首先会被清空。如果文件不存在,将会被创建。 a+ :读写追加。这个模式下,读写文件都是从文件末尾开始。如果文件不存在,将会被创建。
上面所列的模式,其实还可以组合上 b 这个模式。b 是 binary 的缩写,表示“二进制”。 对于上面的每一个模式,如果你添加 b 后,会变成 rb , wb , ab , rb+ , wb+ , ab+ ),该文件就会以二进制模式打开。不过二进制的模式一般不是那么常用。
一般来说, r , w 和 r+ 用得比较多。 w+ 模式要慎用,因为它会首先清空文件内容。当你需要往文件中添加内容时, a 模式会很有用。
下面的例子程序就以 r+ (读写)的模式打开文件: #include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]) { FILE* file = NULL; file = fopen("test.txt", "r+"); return 0; }
于是,file 成为了指向 test.txt 文件的一个指针。
你会问:“我们的 test.txt 文件位于哪里呢?”
text.txt 文件和可执行文件位于同一目录下。
“文件一定要是 .txt 结尾的吗?”
不是,完全由你决定文件的后缀名。你大可以创建一个文件叫做 xxx.level,用于记录游戏的关卡信息。
“文件一定要和可执行文件在同一个文件夹下么?”
也不是。理论上可以位于当前系统的任意文件夹里,只要在 fopen 函数的文件名参数里指定文件的路径就好了,例如: file = fopen("folder/test.txt", "w");
这样,文件 test.txt 就是位于当前目录的文件夹 folder 里。这里的 folder/test.txt 称为“相对路径”。
我们也可以这样: file = fopen("/home/user/folder/test.txt", "w");
这里的 /home/user/folder/test.txt 是“绝对路径”。
测试打开文件
在调用 fopen 函数尝试打开文件后,我们需要检测 fopen 的返回值,以判断打开是否成功。
检测方法也很简单:如果 fopen 的返回值为 NULL,那么打开失败;如果不为 NULL,那么表示打开成功。示例如下: #include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]) { FILE* file = NULL; file = fopen("test.txt", "r+"); if (file != NULL) { // 读写文件 } else { // 显示一个错误提示信息 printf("无法打开 test.txt 文件\n"); } return 0; }
记得每次使用 fopen 函数时都要对返回值作判断,因为如果文件不存在或者正被其他程序占用,那可能会使当前程序运行失败。
fclose:关闭文件
close 表示“关闭”。
如果我们成功地打开了一个文件,那么我们就可以对文件进行读写了(读写的操作我们下一节再详述)。
如果我们对文件的操作已经结束,那么我们应该关闭这个文件,这样做是为了释放占用的文件指针。
我们需要调用 fclose 函数来实现文件的关闭,这个函数可以释放内存,也就是从内存中删除你的文件(指针)。
函数原型: int fclose(FILE* pointerOnFile);
这个函数只有一个参数:指向文件的指针。
函数的返回值(int)有两种情况: 0 :当关闭操作成功时。 EOF(是 End Of File 的缩写,表示“文件结束”。一般等于 -1):如果关闭失败。
示例如下: #include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]) { FILE* file = NULL; file = fopen("test.txt", "r+"); if (file != NULL) { // 读写文件 // ... fclose(file); // 关闭我们之前打开的文件 } return 0; }
3. 读写文件的不同方法
现在,我们既然已经知道怎么打开和关闭文件了,接下来我们就学习如何对文件进行读出和写入吧。
我们首先学习如何写入文件(相比读出要简单一些),之后我们再看如何从文件读出。
对文件写入
用于写入文件的函数有好几个,我们可以根据情况选择最适合的函数来使用。
我们来学习三个用于文件写入的函数: fputc:在文件中写入一个字符(一次只写一个)。是 file put character 的缩写。put 表示“放入”,character 表示“字符”。 fputs:在文件中写入一个字符串。是 file put string 的缩写。string 表示“字符串”。 fprintf:在文件中写入一个格式化过的字符串,用法与 printf 是几乎相同的,只是多了一个文件指针。
fputc
此函数用于在文件中一次写入一个字符。
函数原型: int fputc(int character, FILE* pointerOnFile);
这个函数包含两个参数: character:int 型变量,表示要写入的字符。我们也可以直接写 'A' 这样的形式,之前 ASCII 那节的知识点没有忘吧。 pointerOnFile:指向文件的指针。
函数返回 int 值。如果写入失败,则为 EOF;否则,会是另一个值。
示例: #include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]) { FILE* file = NULL; file = fopen("test.txt", "w"); if (file != NULL) { fputc('A', file); // 写入字符 A fclose(file); } return 0; }
上面的程序用于向 test.txt 文件写入字符 'A'。
fputs
这个函数和 fputc 类似,区别是 fputc 每次是写入一个字符,而 fputs 每次写入一个字符串。
函数原型: int fputs(const char* string, FILE* pointerOnFile);
类似地,这个函数也接受两个参数: string:要写入的字符串。 pointerOnFile:指向文件的指针。
如果出错,函数返回 EOF;否则,返回不同于 EOF 的值。
示例: #include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]) { FILE* file = NULL; file = fopen("test.txt", "w"); if (file != NULL) { fputs("你好,朋友。\n最近怎么样?", file); fclose(file); } return 0; }
fprintf
这个函数很有用,因为它不仅可以向文件写入字符串,而且这个字符串是可以由我们来格式化的。用法其实和 printf 函数类似,就是多了一个文件指针。
函数原型: int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...)
示例: #include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]) { FILE* file = NULL; int age = 0; file = fopen("test.txt", "w"); if (file != NULL) { // 询问用户的年龄 printf("您几岁了 ? "); scanf("%d", &age); // 写入文件 fprintf(file, "使用者年龄是 %d 岁\n", age); fclose(file); } return 0; }
从文件中读出
我们可以用与写入文件时类似名字的函数,只是略微修改了一些,也有三个: fgetc:读出一个字符。是file get character 的缩写。get 表示“获取,取得”。 fgets:读出一个字符串。是 file get string 的缩写。 fscanf:与 scanf 的用法类似,只是多了一个文件指针。scanf 是从用户输入读取,而 fscanf 是从文件读取。
这次介绍这三个函数我们会简略一些,因为如果大家掌握好了前面那三个写入的函数,那这三个读出的函数是类似的。只是操作相反了。
fgetc
首先给出函数原型: int fgetc(FILE* pointerOnFile);
函数返回值是读到的字符。如果不能读到字符,那会返回 EOF。
但是如何知道我们从文件的哪个位置读取呢?是第三个字符处,还是第十个字符处呢?
其实,在我们读取文件时,有一个“游标”(cursor),会跟随移动。
这当然是虚拟的游标,你不会在屏幕上看到它。你可以想象这个游标和你用记事本编辑文件时的闪动的光标类似。这个游标指示你当前在文件中的位置。

之后的小节,我们会学习如何移动这个游标,使其位于文件中特定的位置。可以是开头,也可以是第 7 个字符处。
fgetc 函数每读入一个字符,这个游标就移动一个字符长度。我们就可以用一个循环来读出文件所有的字符。例如: #include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]) { FILE* file = NULL; int currentCharacter = 0; file = fopen("test.txt", "r"); if (file != NULL) { // 循环读取,每次一个字符 do { currentCharacter = fgetc(file); // 读取一个字符 printf("%c", currentCharacter); // 显示读取到的字符 } while (currentCharacter != EOF); // 我们继续,直到 fgetc 返回 EOF(表示“文件结束”)为止 fclose(file); } return 0; }
fgets
此函数每次读出一个字符串,这样可以不必每次读一个字符(有时候效率太低)。
这个函数每次最多读取一行,因为它遇到第一个 '\n'(换行符)会结束读取。所以如果我们想要读取多行,需要用循环。
>插入一点回车符和换行符的知识: 关于“回车”(carriage return)和“换行”(line feed)这两个概念的来历和区别。 在计算机还没有出现之前,有一种叫做电传打字机(Teletype Model 33)的玩意,每秒钟可以打 10 个字符。 但是它有一个问题,就是打完一行换行的时候,要用去 0.2 秒,正好可以打两个字符。要是在这 0.2 秒里面,又有新的字符传过来,那么这个字符将丢失。 于是,研制人员想了个办法解决这个问题,就是在每行后面加两个表示结束的字符。一个叫做“回车”,告诉打字机把打印头定位在左边界;另一个叫做“换行”,告诉打字机把纸向下移一行。这就是“换行”和“回车”的来历,从它们的英语名字上也可以看出一二。 后来,计算机被发明了,这两个概念也就被搬到了计算机上。那时,存储器很贵,一些科学家认为在每行结尾加两个字符太浪费了,加一个就可以。于是,就出现了分歧。在 Unix/Linux 系统里,每行结尾只有“<换行>”,即 "\n";在 Windows 系统里面,每行结尾是“<换行><回车>”,即 "\n\r";在 macOS 系统里,每行结尾是“<回车>”,即 "\r"。 一个直接后果是,Unix/Linux/macOS 系统下的文件在Windows里打开的话,所有文字会变成一行;而 Windows 里的文件在 Unix/Linux/macOS 下打开的话,在每行的结尾可能会多出一个 ^M 符号。 Linux 中遇到换行符会进行“回车 + 换行”的操作,回车符反而只会作为控制字符显示,不发生回车的操作。 而 Windows 中要“回车符 + 换行符”才会实现“回车+换行",缺少一个控制符或者顺序不对都不能正确的另起一行。
函数原型: char* fgets(char* string, int characterNumberToRead, FILE* pointerOnFile);
示例: #include <stdio.h> #define MAX_SIZE 1000 // 数组的最大尺寸 1000 int main(int argc, char *argv[]) { FILE* file = NULL; char string[MAX_SIZE] = ""; // 尺寸为 MAX_SIZE 的数组,初始为空 file = fopen("test.txt", "r"); if (file != NULL) { fgets(string, MAX_SIZE, file); // 我们读取最多 MAX_SIZE 个字符的字符串,将其存储在 string 中 printf("%s\n", string); // 显示字符串 fclose(file); } return 0; }
这里,我们的 MAX_SIZE 足够大(1000),保证可以容纳下一行的字符数。所以遇到 '\n' 我们就停止读取,因此以上代码的作用就是读取文件中的一行字符,并将其输出。
那我们如何能够读取整个文件的内容呢?很简单,加一个循环。
如下: #include <stdio.h> #define MAX_SIZE 1000 // 数组的最大尺寸 1000 int main(int argc, char *argv[]) { FILE* file = NULL; char string[MAX_SIZE] = ""; // 尺寸为 MAX_SIZE 的数组,初始为空 file = fopen("test.txt", "r"); if (file != NULL) { while (fgets(string, MAX_SIZE, file) != NULL) // 我们一行一行地读取文件内容,只要不遇到文件结尾 printf("%s\n", string); // 显示字符串 fclose(file); } return 0; }
fscanf
此函数的原理和 scanf 是一样的。负责从文件中读取规定样式的内容。
函数原型: int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...)
示例:
例如我们创建一个 test.txt 文件,在里面输入三个数:23, 45, 67。
输入的形式可以是类似下面这样: 每个数之间有空格
每个数之间换一行
#include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[]) { FILE* file = NULL; int score[3] = {0}; // 包含 3 个最佳得分的数组 file = fopen("test.txt", "r"); if (file != NULL) { fscanf(file, "%d %d %d", &score[0], &score[1], &score[2]); printf("最佳得分是 : %d, %d 和 %d\n", score[0], score[1], score[2]); fclose(file); } return 0; }
运行输出: 最佳得分是:23, 45, 67
4. 在文件中移动
前面我们提到了虚拟的“游标”,现在我们仔细地来学习一下。
每当我们打开一个文件的时候,实际上都存在一个“游标”,标识你当前在文件中所处的位置。
你可以类比我们的文本编辑器,每次你在文本编辑器(例如记事本)里面输入文字的时候,不是有一个游标(光标)可以到处移动么?它指示了你在文件中的位置,也就是你下一次输入会从哪里开始。
总结来说,游标系统使得我们可以在文件中指定位置进行读写操作。
我们介绍三个与文件中游标移动有关的函数: ftell:告知目前在文件中哪个位置。tell 表示“告诉”。 fseek:移动文件中的游标到指定位置。seek 表示“探寻”。 rewind:将游标重置到文件的开始位置(这和用 fseek 函数来使游标回到文件开始位置是一个效果)。rewind 表示“转回”。
ftell:指示目前在文件中的游标位置
这个函数使用起来非常简单,它返回一个 long 型的整数值,标明目前游标所在位置。函数原型是: long ftell(FILE* pointerOnFile);
其中,pointerOnFile 这个指针就是文件指针,指向当前文件。
相信不必用例子就知道如何使用了吧。
fseek:使游标移动到指定位置
函数原型为: int fseek(FILE* pointerOnFile, long move, int origin);
此函数能使游标在文件(pointerOnFile 指针所指)中从位置(origin 所指。origin 表示“初始”)开始移动一定距离(move 所指。move 表示“移动”)。 move 参数:可以是一个正整数,表明向前移动;0,表明不移动;或者负整数,表明回退。 origin 参数:它的取值可以是以下三个值( #define 所定义的常量)中的任意: SEEK_SET :文件开始处。SET 表示“设置”。 SEEK_CUR :游标当前所在位置。CUR 是 current(表示“当前”)的缩写。 SEEK_END :文件末尾。END 表示“结尾”。
来看几个具体使用实例吧: // 这行代码将游标放置到距离文件开始处 5 个位置的地方 fseek(file, 5, SEEK_SET); // 这行代码将游标放置到距离当前位置往后 3 个位置的地方 fseek(file, -3, SEEK_CUR); // 这行代码将游标放置到文件末尾 fseek(file, 0, SEEK_END);
rewind:使游标回到文件开始位置
这个函数的作用就相当于使用 fseek 来使游标回到 0 的位置 void rewind(FILE* pointerOnFile);
相信使用难不倒大家吧,看函数原型就一目了然了。和 fseek(file, 0, SEEK_SET); 是一个效果。
5. 文件的重命名和删除
我们来学习两个简单的函数,以结束这次的课程: rename 函数:重命名一个文件(rename 表示“重命名”)。 remove 函数:删除一个文件(remove 表示“移除”)。
这两个函数的特殊之处就在于,不同于之前的一些文件操作函数,它们不需要文件指针作为参数,只需要把文件的名字传给这两个函数就够了。
rename:重命名文件
函数原型: int rename(const char* oldName, const char* newName);
oldName 就是文件的“旧名字”,而 newName 是文件的“新名字”。
如果函数执行成功,则返回 0;否则,返回非零的 int 型值。
以下是一个使用的例子: int main(int argc, char *argv[]) { rename("test.txt", "renamed_test.txt"); return 0; }
很简单吧。
remove:删除一个文件
函数原型: int remove(const char* fileToRemove);
fileToRemove 就是要删除的文件名。
>注意:remove 函数要慎用,因为它不会提示你是否确认删除文件。 文件是直接从硬盘被永久删除了,也不会先移动至垃圾箱。 想要再找回被删除的文件就只能借助一些特殊的软件了,但是恢复过程可能没那么容易,也不一定能够成功。
实例: int main(int argc, char *argv[]) { remove("test.txt"); return 0; }
6. 第二部分第八课预告
今天的课就到这里,一起加油吧!
下一课: C语言探索之旅 | 第二部分第八课:动态分配
>我是 谢恩铭 ,公众号「程序员联盟」(微信号:coderhub)运营者,慕课网精英讲师 Oscar 老师 ,终生学习者。 热爱生活,喜欢游泳,略懂烹饪。 人生格言:「向着标杆直跑」</stdio.h></stdio.h></stdio.h></回车></回车></换行></换行></stdio.h></stdio.h></stdio.h></stdio.h></stdio.h></stdio.h></stdio.h>
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