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C语言文件操作(上)(27)

article 2024/10/7 20:23:06

文章目录

前言
一、为什么要用文件？
二、什么是文件？
- 程序文件
- 数据文件
- 文件名
- 文件类型
- 文件缓冲区
- 文件指针
三、流
- 流的概念
- 标准流
总结

前言

C语言可以直接操作文件，如果你是第一次听说这个特性，可能会眼前一亮，感到惊奇
事实上，我们以后为了能数据持久化，多是在数据库上操作，但你文件操作这块内容我认为还是要学习一下的

就当是锻炼内功了，正文开始！

一、为什么要用文件？

我们先来看以下代码

int main()
{
	int n = 0;
	printf("%d", n); // 0
	
	scanf("%d", &n);
	printf("%d", n);

	return 0;
}

在终端上，我们会看到打印了0，此时光标在等待我们输入，我们输入20，就再次打印20
假如关闭程序，再来一次呢，会发现n一开始还是打印0，等于说我们输入的数据20，就不存在了

数据是存放在内存中，当程序退出的时候之前的数据就会消失，很不方便。而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，这就是我们使用文件和未来的数据库的原因

二、什么是文件？

磁盘上的文件是文件，但是在程序设计中，我们一般谈的文件有两种：程序文件、数据文件（从文件功能的角度来分类的），本篇我们主要讨论数据文件

程序文件

包括源程序文件（后缀为.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，也有可能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

而在以前各章所处理数据的输入输出都是以终端为对象的，即从终端的键盘输入数据，运行结果显示到显示器上，其实有时候我们会把信息输出到磁盘上，当需要的时候再从磁盘上把数据读取到内存中使用，这里处理的就是磁盘上文件，即数据文件

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3部分：文件路径+文件名主干+文件后缀，为了方便起见，文件标识常被称为文件名

例如：c:\code\test.txt

文件类型

根据数据的组织形式，数据文件被称为二进制文件或文本文件

二进制文件：数据在内存中以二进制的形式进行存储，如果不加转换直接输出到外存，就是二进制文件
文本文件：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码的形式进行存储的文件就是文本文件

那么一个数据在外存中是如何存储的呢？

答案是：字符一律以ASCII码值进行存储；数值型数据既可以以ASCII码值进行存储，也可以以二进制的形式进行存储

例如，有整数10000，如果我们以ASCII值的形式输出到磁盘，那么它将在磁盘中占用5个字节（一个字符一个字节）；而如果以二进制的形式进行输出，那么它只在磁盘中占用4个字节（一个整型大小即可存储）

在这里插入图片描述

文件缓冲区

文件缓冲区是用以暂时存放读写期间的文件数据而在内存区预留的一定空间。使用文件缓冲区可减少读取硬盘的次数

是指系统自动地在内存中为程序中每一个正在使用的文件开辟开辟一块“文件缓冲区”。从内存向磁盘输出的数据会先送到内存中的缓冲区，待缓冲区装满后才一起送到磁盘上。如果从磁盘向计算机读入数据，则从磁盘文件中读取数据输入到内存缓冲区，待缓冲区装满后，再从缓冲区逐个地将数据送到程序数据区。缓冲区的大小是根据C编译系统决定

在这里插入图片描述

假如每次输入输出都要来一次访问磁盘，就好像每次上课有一个同学每隔一分钟就要提问一次问题，老师就得停下来，严重拖慢了教学进度，事实上这时候应该每位同学在上课期间先想好自己要问的问题，等到时候一齐解决，这种方式效率最高

// 你可以通过以下代码来验证文件缓冲区的存在
// 你可能暂时还看不太懂，没事，你可以学完本篇其他内容再倒回来
// 这是我的编排失误，但我懒得改了~~~
#include <stdio.h>
#include <windows.h>

// VS2022 WIN11 x64环境测试

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	fputs("abcdef", pf);//先将代码放在输出缓冲区
	printf("睡眠10秒-已经写数据了，打开test.txt文件，发现文件没有内容\n");
	Sleep(10000);

	printf("刷新缓冲区\n");
	fflush(pf);//刷新缓冲区时，才将输出缓冲区的数据写到文件（磁盘）
	//注：fflush 在高版本的VS上不能使用了
	printf("再睡眠10秒-此时，再次打开test.txt文件，文件有内容了\n");

	Sleep(10000);
	fclose(pf);
	//注：fclose在关闭文件的时候，也会刷新缓冲区
	pf = NULL;

	return 0;
}

一句话，缓冲区的存在大大提高了操作系统的效率

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、文件的状态及文件的当前位置等）。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，并将该结构体类型重命名为FILE

例如，在VS2013编译器环境提供的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;