【《C Primer Plus》读书笔记】第13章：文件输入/输出

news2025/7/18 14:11:48

【《C Primer Plus》读书笔记】第13章：文件输入/输出

  • 13.1 与文件进行通信
    • 13.1.1 文件是什么
    • 13.1.2 文本模式和二进制模式
    • 13.1.3 I/O的级别
    • 13.1.4 标准文件
  • 13.2 标准I/O
  • 13.3 一个简单的文件压缩程序
  • 13.4 文件I/O：fprintf()、fscanf()、fgets()和fputs()
  • 13.5 随机访问：fseek()和ftell()
    • C 库函数 - fseek()
    • C 库函数 - ftell()
    • reverse.c

13.1 与文件进行通信

13.1.1 文件是什么

文件通常是在磁盘或固态硬盘上的一段已命名的存储区。

C把文件看作是一系列连续的字节，每个字节都能被单独读取。

C提供两种文件模式：文本模式和二进制模式。

13.1.2 文本模式和二进制模式

所有文件的内容（在磁盘上）都以二进制（0或1）表示。

因为编码方式不同，导致展现的形式不同。

定义：

  • 如果文件使用二进制编码的字符，如Unicode，ASCII表示文本，那么就是文本文件。
  • 如果二进制代表的是机器语言，或数值数据，或图片，或音乐编码，该文件就是二进制文件。

区别：

  1. 对于字符串中\n的处理不同。
    在Windows系统中用文本模式打开文件时会发现文件中的换行符是\n，这看起来再正常不过了，但当你改为用二进制模式打开文件时会发现文件中的换行符变为\r\n。
    事实上，在Windows系统中的的文件中的换行符都是\r\n，只不过在使用文本模式时，会把文件内容从文本的系统表示法映射为C表示法，而使用二进制表示法时不会进行映射转换。

  2. 以二进制模式打开文件是，可以逐字节读取文件。
    这也就是为什么在使用部分函数例如fseek()和ftell()时必须以二进制模式打开文件

  3. 使用文本模式打开文件时，就要用fprintf()写入数据，使用二进制模式打开文件时候，就要用fwrite()写入数据。
    这是因为fprintf()类型的函数会将数据转换为文本，而fwrite()这类函数则不会。

为了规范文本文件的处理，C提供两种访问文件的途径：文本模式和二进制模式。

  • 在二进制模式中，程序可以访问文件的每个字节。
  • 在文本模式中，程序所见的内容与文件实际内容不同。典型代表就是对于字符串中\n的处理。

13.1.3 I/O的级别

  • 底层I/O：使用操作系统的基本I/O服务。
  • 标准高级I/O：使用C库的标准包和stdio.h头文件定义。

C标准只支持标准I/O包。有些实现会提供底层库，但C标准建立了可移植的I/O模型。

13.1.4 标准文件

C程序会自动打开3个文件：标准输入、标准输出、标准错误输出。

标准输入是系统的普通输入设备，通常是键盘。

标准输出、标准错误输出是系统的普通输出设备，通常是显示屏。

标准错误输出提供了一个从逻辑上不同的地方来发送错误的信息。

13.2 标准I/O

标准I/O由ANSI C标准定义，C标准中定义了C库，标准I/O就是C库中用来输入和输出的函数。标准I/O在系统调用的上一层多加了一个缓冲区，通过缓冲机制减少了系统调用，实现更高的效率。

标准I/O包的3个好处：

  1. 可移植
  2. 标准I/O有许多专门的函数简化了处理不同I/O的问题
  3. 输入和输出都是缓冲的

程序清单13.1 count.c程序

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

int main(int argc, char *argv[])
{
    int ch;
    FILE *fp;
    unsigned count = 0;
    if (argc != 2)
    {
        printf("Usage: %s filename\n", argv[0]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    if ((fp = fopen(argv[1], "r")) == NULL)
    {
        printf("Can't open %s\n", argv[1]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    while ((ch = getc(fp)) != EOF)
    {
        putc(ch, stdout);
        count++;
    }
    fclose(fp);
    printf("File %s has %lu characters\n", argv[1], count);

    system("pause");
    return 0;
}

13.3 一个简单的文件压缩程序

程序清单13.2 reducto.c程序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define LEN 40

int main(int argc, char *argv[])
{
    FILE *in, *out;
    int ch;
    char name[LEN];
    int count = 0;

    if (argc < 2)
    {
        fprintf(stderr, "Usage: %s filename\n", argv[0]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    if ((in = fopen(argv[1], "r")) == NULL)
    {
        fprintf(stderr, "I couldn't open the file \"%s\"\n", argv[1]);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    strncpy(name, argv[1], LEN - 5);
    name[LEN - 5] = '\0';
    strcat(name, ".red");
    if ((out = fopen(name, "w")) == NULL)
    {
        fprintf(stderr, "Can't create output file.\n");
        exit(3);
    }
    while ((ch = getc(in)) != EOF)
        if (count++ % 3 == 0)
            putc(ch, out);
    if (fclose(in) != 0 || fclose(out) != 0)
        fprintf(stderr, "Error in closing files\n");
    
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果：

在这里插入图片描述

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13.4 文件I/O：fprintf()、fscanf()、fgets()和fputs()

程序清单13.3 addword.c程序

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#define MAX 41

int main(void)
{
    FILE *fp;
    char words[MAX];

    if ((fp = fopen("wordy", "a+")) == NULL)
    {
        fprintf(stderr, "Can't open \"wordy\" file.\n");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    puts("Enter words to add to the file; press the #");
    puts("key at the beginning of a line to terminate.");
    while ((fscanf(stdin, "%40s", words) == 1) && (words[0] != '#'))
        fprintf(fp, "%s\n", words);
    
    puts("File contents:");
    rewind(fp); /*返回到文件开始处*/
    while (fscanf(fp, "%s", words) == 1)
        puts(words);
    puts("Done!");
    if (fclose(fp) != 0)
        fprintf(stderr, "Error closing file\n");
    
    system("pause");
    return 0;
}

运行结果：

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13.5 随机访问：fseek()和ftell()

C 库函数 - fseek()

描述：
C 库函数 int fseek(FILE *stream, long int offset, int whence) 设置流 stream 的文件位置为给定的偏移 offset，参数 offset 意味着从给定的 whence 位置查找的字节数。

声明：
下面是 fseek() 函数的声明。

int fseek(FILE *stream, long int offset, int whence)

参数：

  • stream – 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了流。
  • offset – 这是相对 whence 的偏移量，以字节为单位。
  • whence – 这是表示开始添加偏移 offset 的位置。它一般指定为下列常量之一：
常量描述
SEEK_SET文件的开头
SEEK_CUR文件指针的当前位置
SEEK_END文件的末尾

返回值：
如果成功，则该函数返回零，否则返回非零值。

实例：
下面的实例演示了 fseek() 函数的用法。

#include <stdio.h>

int main ()
{
   FILE *fp;

   fp = fopen("file.txt","w+");
   fputs("This is runoob.com", fp);
  
   fseek( fp, 7, SEEK_SET );
   fputs(" C Programming Langauge", fp);
   fclose(fp);
   
   return(0);
}

让我们编译并运行上面的程序，这将创建文件 file.txt，它的内容如下。最初程序创建文件和写入 This is runoob.com，但是之后我们在第七个位置重置了写指针，并使用 puts() 语句来重写文件，内容如下：

This is C Programming Langauge

现在让我们使用下面的程序查看上面文件的内容：

#include <stdio.h>

int main ()
{
   FILE *fp;
   int c;

   fp = fopen("file.txt","r");
   while(1)
   {
      c = fgetc(fp);
      if( feof(fp) )
      {
          break ;
      }
      printf("%c", c);
   }
   fclose(fp);
   return(0);
}

运行结果：

在这里插入图片描述

C 库函数 - ftell()

描述：
C 库函数 long int ftell(FILE *stream) 返回给定流 stream 的当前文件位置，即：参数指向文件的当前位置距文件开始处的字节数。

声明:
下面是 ftell() 函数的声明。

long int ftell(FILE *stream)

参数：
stream – 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了流。

返回值：
该函数返回位置标识符的当前值。如果发生错误，则返回 -1L，全局变量 errno 被设置为一个正值。
返回类型为long。

实例：
下面的实例演示了 ftell() 函数的用法。

#include <stdio.h>

int main ()
{
   FILE *fp;
   int len;

   fp = fopen("file.txt", "r");
   if( fp == NULL ) 
   {
      perror ("打开文件错误");
      return(-1);
   }
   fseek(fp, 0, SEEK_END);

   len = ftell(fp);
   fclose(fp);

   printf("file.txt 的总大小 = %d 字节\n", len);
   
   return(0);
}

假设我们有一个文本文件 file.txt，它的内容如下：

This is runoob.com

让我们编译并运行上面的程序，如果文件内容如上所示，这将产生以下结果，否则会根据文件内容给出不同的结果：

file.txt 的总大小 = 18 字节

运行结果：

This is runoob.com

reverse.c

程序清单13.4 reverse.c

逆序打印文件内容。

代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define CNTL_Z '\032' /* eof marker in DOS text files */
#define SLEN 81
int main(void)
{
    char file[SLEN];
    char ch;
    FILE *fp;
    long count, last;

    puts("Enter the name of the file to be processed:");
    scanf("%80s", file);
    if ((fp = fopen(file, "rb")) == NULL)
    { /* read-only mode   */
        printf("reverse can't open %s\n", file);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    fseek(fp, 0L, SEEK_END); /* go to end of file */
    last = ftell(fp);
    for (count = 1L; count <= last; count++)
    {
        fseek(fp, -count, SEEK_END); /* go backward      */
        ch = getc(fp);
        if (ch != CNTL_Z && ch != '\r') /* MS-DOS files */
            putchar(ch);
    }
    putchar('\n');
    fclose(fp);

    return 0;
}

文件内容：

在这里插入图片描述

运行结果：

在这里插入图片描述

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