第十一章文件操作

11.1普通文件与设备文件，文件夹

“文件”是指一组相关数据的有序集合。普通文件存储在磁盘等外部设备中，在需要的时候由程序将数据读入内存。普通文件都有一个文件名，以方便程序打开和读写等操作。在操作系统中，把外部设备也看作是一个文件来进行管理，把它们的输入、输出等同于对磁盘文件的读和写。比如显示器、打印机、键盘等。

11.2文本文件与二进制文件

从存储的格式来看，文件分为文本文件与二进制文件。

常见的文本文件：.c文件，.txt文件等。

常见的二进制文件：exe，dll，jpg，doc等。

文本文件基于字符编码，以固定长度的二进制序列进行编码和解码（常见的有ASCII文编码和Unicode编码），而二进制文件是基于值编码的文件，二进制文件编码是变长的，具体的长度由具体的格式决定，比如EXE或者BMP二进制文件。文本文件使用notepad就可以读取，而二进制文件需要专门的工具，比如图片就需要专门的读图软件才能打开，如果用notepad打开，就会看见不少乱码。

文本“5678”的存储形式为：字符的ASCII码： 00110101 00110110 00110111 00111000 （四个字节）

值5678的存储形式为：值的二进制： 00010110 00101110 （两个字节）

“用文本方式读写的文件一定是文本文件，用二进制读写的文件一定是二进制文件”这类观点是错误的。C的文本方读写与二进制读写的差别仅仅体现在回车换行符的处理上。文本方式写时，每遇到一个\n(0AH换行符)，它将其换成\r\n(0D0AH，回车换行)，然后再写入文件；当文本读取时，它每遇到一个\r\n将其反变化为\n，然后送到读缓冲区。二进制读写时，其不存在任何转换，直接将写缓冲区中数据写入文件。

11.3文件系统

“文件系统”是指操作系统中用于组织和管理磁盘上文件的方法以及数据结构。文件系统负责为用户建立文件，存入、读出、修改、转储文件，控制文件的存取，当用户不再使用时撤销文件等。程序中相关的文件操作，最后都会交给文件系统去替程序完成。

常见的文件系统有：FAT，NTFS，Ext2-4，ZFS等文件系统。其中FAT和NTFS用于WINDOWS系统，而Ext2-4用于Linux系统，ZFS则用于Solaris系统。

VFS是Linux中的一个抽象的统一接口：它定义了所有文件系统都支持的基本的和概念上的接口和数据结构，这样就在用户上层看来，无论对何种文件系统都拥有统一的接口，和操作方式。一是上层的文件系统的系统调用，二是虚拟文件系统 VFS(Virtual Filesystem Switch)，三是挂载到 VFS 中的各实际文件系统。

11.4打开文件fopen_s

在进行文件读写等操作的时候，首先需要调用fopen()函数打开文件，先得到文件的指针或者句柄。在打开文件时候，需要设置打开文件的标志。一些常见的标志如图所示：

fopen("newfile.txt", "rw, ccs=UTF-8");//默认为ANSI

fopen是C标准IO库的函数，与非C标准库函数open()函数相比，用fopen打开的文件读写是带缓存的，即用fwrite向文件里写一个字节，一般来讲它不会立刻调用write将该操作提交给kernel，而是积累到一定程度再一起写。

在Windows中，文本方式写时，存在”\n”à”\r\n”的转换，而二进制方式无转换。文本方式读时存在”\r\n”à至”\n”的转换，而二进制方式无转换。在linux中文本方式的读写与二进制方式的读写无差别，不存在回车换行间的转换。这样当直接在windows和linux中共享文件时，将会出现与回车换行相关的问题。

fopen_s()函数是用于fopen()的新的安全版本。现在都推荐使用fopen_s()来打开文件。它的调用方法：

FILE *pfile=NULL;

errno_t err = fopen_s(&pfile,FILENAME,"wb+");

if(err!=0 || pfile==NULL)

{

return -1;

}

当完成了文件IO之后，最后不要忘记了调用fclose()函数将文件关闭。比如：

fclose(pfile);

11.5读写文件

文件操作中，最频繁的就是文件的读写操作了。在C语言里，可以使用fread/fwrite,fscanf/fprintf,fgets/fputs,fgetc/fputc等函数来进行文件的读写。总的来说，C语言中文件的读写分为如下几种形式：

11.5.1 二进制文件读写

int binary_io()

{

//打开或者创建文件

char *path = "h:\\doc\\new.txt";

FILE *fp1 = NULL;

errno_t err;

err = fopen_s(&fp1,path,"w");

if(fp1==NULL || err != 0)

{

printf("Open file failed\n");

return -1;

}

//基于fp1这个指针，对文件进行读写等操作

char buff[]="hello world";

fwrite(buff,sizeof(buff),1,fp1);

int data = 0x10;

fwrite(&data,sizeof(data),1,fp1);

fclose(fp1);

//读数据

err = fopen_s(&fp1,path,"r");

if(err!=0)

{

return -1;

}

data = 0;

memset(buff,0,sizeof(buff));

fread(buff,sizeof(buff),1,fp1);

printf("buff:%s\n", buff);

fread(&data,sizeof(data),1,fp1);

printf("data:0x%x\n", data);

fclose(fp1);

return 0;

}

11.5.2 格式化输入输出到文本文件。

将除了ascci之外的数据以文本的方式写入文件

int format_io()

{

char *file="h:\\doc\\1.txt";

FILE *pfile=NULL;

errno_t err = fopen_s(&pfile,file,"w");

if(err!=0 || pfile==NULL)

{

printf("Open file failed\n");

return -1;

}

fprintf(pfile,"%s %x %lf","hello-world",

0x10,3.1415);

fclose(pfile);

char buff[64]={0};

int data=0;

double d = 0.0;

err=fopen_s(&pfile,file,"r");

if(err!=0)

{

printf("Open file failed\n");

return -1;

}

fscanf_s(pfile,"%s%x%lf",buff,64,&data,&d);

printf("buff:%s,data:%d,d:%lf\n",buff,data,d);

fclose(pfile);

return 0;

}

11.5.3字符输入输出到文本文件

int char_io()

{

char *path="h:\\doc\\test.dat";

FILE *pfile = NULL;

errno_t err = fopen_s(&pfile,path,"w");

if(err!=0 || pfile==NULL)

{

printf("Open file failed\n");

return -1;

}

char *str="hello world, goodbye world!";

while(*str!='\0')

{

fputc(*str,pfile);

str++;

}

fclose(pfile);

err = fopen_s(&pfile,path,"r");

if(err!=0 ||pfile==NULL)

{

return -1;

}

while(!feof(pfile))

{

printf("%c",fgetc(pfile));

}

printf("\n");

fclose(pfile);

return 0;

}

11.5.4 字符串输入输出到文本文件

int str_io()

{

char *file ="h:\\doc\\str.txt";

FILE *pfile = NULL;

errno_t err = fopen_s(&pfile,file,"w");

if(err!=0 || pfile==NULL)

{

return -1;

}

fputs("hello world!\n",pfile);//\n-->\r\n

fputs("nice to meet u\n",pfile);

fclose(pfile);

err = fopen_s(&pfile,file,"r");

if(err!=0 || pfile==NULL)

{

return -1;

}

char buff[1024]={0};

while(!feof(pfile))

{

fgets(buff,1024,pfile);

printf("%s", buff);

memset(buff,0,1024);

}

fclose(pfile);

return 0;

}

在Windows中，文本方式写时，存在”\n””\r\n”的转换，而二进制方式无转换。文本方式读时存在”\r\n”至”\n”的转换，而二进制方式无转换。在linux中文本方式的读写与二进制方式的读写无差别，不存在回车换行间的转换。这样当直接在windows和linux中共享文件时，将会出现与回车换行相关的问题。

11.6文件相关操作

在C语言中除了文件的读写操作之外，还有如下一些有关文件的其它操作：

11.6.1rewind

在文件进行读写操作的时候，有一个叫当前读写位置的指针，用来记录文件当前读写的位置。可以通过rewind()函数或者fseek()函数来移动文件的当前读写位置指针。

rewind(fp);//首部

执行完上面的函数后，会将文件fp当前的读写位置移动到文件的开头位置。

将文件当前读写位置移动到最开始的地方。等同于:

fseek(fp,0,0);

11.6.2fseek

fseek()函数用于更灵活的移动文件当前的读写位置指针。它有三个参数，第一个参数是被打开文件的指针，第二个参数是移动的偏移，偏移值可以为正或者为负，第三个参数是代表第二个参数的偏移相对于什么位置。比如：

fseek(fp,50,SEEK_CUR);

那么就是将文件的读写指针移动到当前位置后面50个字节。而SEEK_SET则是相对于文件开头，SEEK_END是文件结尾。比如

fseek(fp, -50, SEEK_END);

就是将文件读写指针移动到距离文件结束50个字节的位置。

下面是使用fseek()函数来移动文件读写指针的一个例子：

int seek_demo()

{

//打开或者创建文件

char *path = "h:\\doc\\new.txt";

FILE *fp1 = NULL;

errno_t err;

err = fopen_s(&fp1,path,"w");

if(fp1==NULL || err != 0)

{

printf("Open file failed\n");

return -1;

}

//基于fp1这个指针，对文件进行读写等操作

char buff[]="hello world";

fwrite(buff,sizeof(buff),1,fp1);

//rewind(fp1);

fseek(fp1,-5,SEEK_CUR);

int data = 0x10;

fwrite(&data,sizeof(data),1,fp1);

fclose(fp1);

//读数据

err = fopen_s(&fp1,path,"r");

if(err!=0)

{

return -1;

}

data = 0;

memset(buff,0,sizeof(buff));

fread(buff,sizeof(buff),1,fp1);

printf("buff:%s\n", buff);

fread(&data,sizeof(data),1,fp1);

printf("data:0x%x\n", data);

fclose(fp1);

return 0;

}

11.6.3feof

在读文件的时候，当文件的当前位置到达文件末尾，就不能继续读数据了。函数feof()就是用来判断文件当前位置是否达到文件末尾，如果到达，就返回真，否则为假。

下面是一个使用feof()来读文件的例子：

int read_ini()

{

char *file="h:\\doc\\config.ini";

FILE *pfile = NULL;

errno_t err = fopen_s(&pfile,file,"r");

if(err !=0 ||pfile == NULL)

{

return -1;

}

while(!feof(pfile))//如果文件当前读写位置没有到达结尾，就继续读

{

char buff[1024]={0};

fgets(buff,1024,pfile);

printf("%s",buff);

}

printf("\n");

fclose(pfile);

return 0;

}

11.6.4rename/remove/mkdir

文件的重命名，删除，创建文件夹都是与文件有关的一些基本操作。下面一一介绍C语言里这些函数的调用方式：

1，重命名文件：

void rename_file()

{

//将文件1.txt重命名为2.txt

char *src="h:\\doc\\1.txt";

char *dst="h:\\doc\\2.txt";

rename(src,dst);

}

2，删除文件

void delete_file()

{

char *del_file = "h:\\doc\\test.dat";

remove(del_file);

}

3，创建文件夹

int create_dir()

{

//创建文件夹

char *dir = "h:\\doc\\test\\x";

int res = _mkdir(dir);//注意，创建不能递归完成，h:\doc\test必须已经存在，否则函数会失败

if(res==-1)

{

printf("create dir failed\n");

return -1;

}

return 0;

}

11.6.5ftell

函数ftell()用于获取文件读写指针的当前位置。可以结合fseek()函数来计算文件的大小，代码如下：

static long getfilesize(char *szFile)

{

long size = 0;

if (szFile == NULL)

{

return 0;

}

FILE *fp;

if((fp=fopen(szFile,"r"))==NULL)

return 0;

fseek(fp,0,SEEK_END);//首先将文件读写指针移动到文件结尾

size = ftell(fp); //获取文件读写指针的当前位置，即为文件大小;

fclose(fp);

return size;

}

11.7结构体的文件读写更新

首先定义下面这样一个结构体：

#define MAXLEN 64

typedef struct _record

{

char name[MAXLEN];

int age;

}record,*precord;

record r = {“tom”,25};

要将结构体变量r中的数据写入文件，可以按照下面的方法直接写入：

fwrite(&r,sizeof(r),1,fp);

当时，这样写入，会导致结构体中成员name[MAXLEN]中大量的零被写入，导致文件中存放了很多无用的数据零。所以，这样直接写入不是最佳方法。

于是可以考虑将这个结构体按照如下格式写入文件：

假如name[MAXLEN]中的有效字符个数为len，那么写入方法为：

Len+name+age

也就是先将name的字符数len写入文件，接着写入name的有效字符数据，再写入年龄数据。其中len和age各为4个字节的整数，name为字符。比如对于下面结构体记录数据：

record r1 = {“tom”,25};

record r2 = {“lily”,22};

3”tom”25 4”lily”22

这样在每个name前面都用一个长度来记录name中字符的个数，就可以避免将过多的无用的零写入文件了。

下面是实现这种方式写入和读出数据方法的代码：

int opt_write_file(FILE *fp)

{

char ch;

{

record rcd={0};

printf("Please input name and age\n");

scanf_s("%s%d", rcd.name,MAXLEN,&rcd.age);

size_t len = strlen(rcd.name);

fwrite(&len,sizeof(len),1,fp);//先写入name中字符的个数

fwrite(rcd.name,len,1,fp);//接着写入name字符数

fwrite(&rcd.age,sizeof(int),1,fp);//再写入年龄

printf("input q to quit,else to continue\n");

//scanf_s("%c",&ch,1);

//fflush(stdin);

ch = _getch();

if(ch=='q')

break;

} while (1);

return 0;

}

int opt_read_file(FILE *fp)

{

while(!feof(fp))

{

record rcd = {0};

size_t len=0;

int res = fread(&len,sizeof(len),1,fp);//先读取name的字符数

if(res == 0)

{

return 0;

}

fread(rcd.name,len,1,fp);//再按照字符数读取name

fread(&rcd.age,sizeof(rcd.age),1,fp);//再读取年龄

printf("name:%s,age:%d,res:%d\n", rcd.name,rcd.age,res);

}

return 0;