【嵌入式高级C语言】10：C语言文件

1 文件的概述

1.1 文件分类（存储介质）

1.2 磁盘文件分类（存储方式）

1. 从物理的角度看

任何磁盘文件在物理上都是二进制存储的。

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2. 从逻辑的角度看

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1.3 二进制文件和文本文件的区别

2 文件缓冲区

文件缓冲区的作用：提高访问效率，提高磁盘使用寿命。

Linux下缓冲区的4种刷新方式：

1. 行刷新（遇到换行符刷新）。
2. 满刷新（缓冲区数据放满刷新）。
3. 强制刷新（使用fflush函数将缓冲区刷新）。
4. 关闭刷新（关闭文件时将缓冲区数据全部刷新）。

fflush()详解

fflush - 刷新流
对于输出流，fflush()通过流的底层写入函数，强制写入所有的用户空间缓存数据到给定的输出或者更新流。
如果流的参数为NULL，fflush()会刷新所有打开的输出流。概要#include <stdio.h>int fflush(FILE *stream);参数stream - 流返回值成功完成后返回 0。否则，返回 EOF 并返回 errno设置以指示错误。

示例：制作模拟时钟

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main(int argc, char **argv)
{int min = 0;int sec = 0;while (1){// 输出时钟printf("\r%02d:%02d", min, sec);// 刷新缓冲区fflush(stdout);// 睡眠1秒sleep(1);// 时钟逻辑判断sec++;if (60 == sec){sec = 0;min++;if (60 == min){min = 0;} /* end of if (60 == min) */} /* end of if (60 == sec) */} /* end of while (1) */return 0;
}

3 文件指针

所有操作文件的库函数都需要借助文件指针操作文件。

1. 定义文件指针的一般形式为FILE *指针变量标识符，FILE为大写，需包含<stdio.h>。
2. FILE是系统使用typedef定义出来的有关文件信息的一种结构体变量，含有文件名、文件状态和文件当前位置等信息。
3. 一般情况下，我们操作文件前必须定义一个文件指针来标示我们将要操作的文件。
4. 在实际编程中，我们无需关心FILE结构体的细节，只需要将文件指针传给io库函数，库函数再通过结构体里的信息对文件进行操作。

对文件操作的步骤：

1. 对文件进行读写等操作之前要打开文件得到文件指针。
2. 可以通过文件指针对文件进行读写操作。
3. 读写等操作完毕后，需要关闭文件，关闭文件后，就不能再通过此文件指针操作文件了。

补充：在C语言中有三个特殊的文件指针无需定义，在程序中可以直接使用（每个进程）

• stdin：标准输入。–> 默认为当前终端（键盘）
• stdout：标准输出。–> 默认为当前终端（屏幕）
• stderr：标准错误输出设备。–> 默认为当前终端（屏幕）

4 文件的API

4.1 打开文件

fopen - 流打开函数
fopen() 函数打开名称为路径名指向的字符串的文件并将流与其关联。概要#include <stdio.h>FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);参数pathname - 文件路径名mode - 文件打开模式r    打开文本文件进行读取。该流位于文件开头。r+   打开以进行读取和写入。该流位于文件开头。w    将文件截断为零长度或创建用于写入的文本文件。流是位于文件的开头。w+   打开以进行读取和写入。如果文件不存在则创建，否则它会被截断。该流位于该流的文件开头。a    打开以追加（写入文件末尾）。如果不存在则创建该文件。该流位于文件末尾。a+   打开以进行读取和追加（写入文件末尾）。该文件不存在则创建。输出总是附加到末尾文件。返回值成功完成后，fopen()、fdopen() 和 freopen() 返回一个 FILE 指针。否则，返回 NULL 并设置 errno 来指示错误。

4.2 关闭文件

fclose - 关闭流
fclose() 函数刷新流指向的流（写入任何缓冲的使用 fflush(3)) 输出数据并关闭底层文件描述符。概要#include <stdio.h>int fclose(FILE *stream);参数stream - 文件流返回值成功完成后，返回 0。否则，返回 EOF 并返回 errno设置以指示错误。

4.3 重新定位流

4.3.1 fseek

fseek - 重新定位流
fseek() 函数设置流指向的流的文件位置指示符。新位置（以字节为单位）是通过将偏移字节添加到由whence指定的位置。
如果whence设置为SEEK_SET、SEEK_CUR或SEEK_END，偏移量相对于文件的开头，指示符当前位置或文件结尾。概要#include <stdio.h>int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);参数stream - 文件流offset - 偏移量whence - 流指针位置SEEK_SET - 文件的开头SEEK_CUR - 指示符当前位置SEEK_END - 文件结尾返回值成功完成后，返回0。否则，-1返回并设置 errno 以指示错误。

4.3.2 ftell

ftell - 重新定位流
ftell() 函数获取stream 指向的流的文件位置指示符的当前值。概要#include <stdio.h>long ftell(FILE *stream);参数stream - 文件流返回值成功完成后ftell() 返回当前偏移量。否则，-1返回并设置 errno 以指示错误。

4.3.3 rewind

rewind - 重新定位流
rewind() 函数设置指向的流的文件位置指示器流到文件的开头。
相当于 fseek(stream, 0L, SEEK_SET);概要#include <stdio.h>void rewind(FILE *stream);参数stream - 文件流返回值rewind() 函数不返回任何值。

4.4 字符输出到文件

fputc - 字符输出到文件
fputc() 将字符 c 写入流，转换为无符号字符。概要#include <stdio.h>int fputc(int c, FILE *stream);参数c - 字符stream - 文件流返回值返回以 unsigned char 形式写入的字符；出错时转换为 int 或 EOF。

4.5 字符串输出到文件

fputs - 字符串输出到文件
fputs() 将字符串 s 写入流，不带终止空字节 ('\0')。概要#include <stdio.h>int fputs(const char *s, FILE *stream);参数s - 字符串首地址stream - 文件流返回值成功时返回一个非负数，在错误时返回 EOF。

4.6 字符的输入

fgetc - 字符的输入
fgetc() 从流中读取下一个字符并将其作为无符号字符返回；
在文件末尾或发生错误时转换为 int 或 EOF。概要#include <stdio.h>int fgetc(FILE *stream);参数stream - 文件流返回值返回作为 unsigned char 转换读取的字符；文件末尾或错误时为 int 或 EOF。

4.7 字符串的输入

fgets - 字符串的输入
fgets() 从流中最多读取一个小于 size 的字符并将它们存储到s指向的缓冲区中。
读取在 EOF 或换行符后停止。如果读取换行符，则将其存储到缓冲区中。一个术语空字节（'\0'）存储在缓冲区中最后一个字符之后。概要#include <stdio.h>char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);参数s - 缓冲区地址size - 缓冲区总大小stream - 流返回值fgets() 成功时返回 s，出错时或在未读取字符的情况下发生文件末尾时返回 NULL。注意不建议将对 stdio 库的输入函数的调用与对 read(2) 的低级调用混合使用与输入流关联的文件描述符；结果将是不确定的，很可能不是你要。

4.8 二进制流输出

fwrite - 二进制流输出
函数 fwrite() 将 nmemb 数据项（每个大小size）写入Stream 指向的流，从 ptr 给出的位置获取它们。概要#include <stdio.h>size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);参数ptr - 写入数据的地址size - 块大小nmemb - 块数stream - 文件流返回值成功后，fwrite() 返回写入的项目数。这仅当 size 为 1 时，number 才等于传输的字节数。

4.9 二进制流输入

fread - 二进制流输入
函数 fread() 从以下位置读取 nmemb 数据项，每个大小为 size 长 Stream 指向的流，将它们存储在 ptr 指定的位置。概要#include <stdio.h>size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);参数ptr - 存储数据的地址size - 块大小nmemb - 块数stream - 文件流返回值成功后，fread() 返回读取的项目数。这仅当 size 为 1 时，number 才等于传输的字节数。注意fread() 不区分文件结束和错误，调用者必须使用feof(3) 和ferror(3) 来确定发生了哪一个。

5 示例

#include <stdio.h>int main(int argc, char **argv)
{FILE *fp = NULL;char str[128] = "hello world!";long ret = 0L;/* 打开文件 */fp = fopen("test", "w+");if (NULL == fp){perror("fopen");return -1;} /* end of if (NULL == fp) *//* 写入 */ret = fwrite(str, sizeof(char), sizeof(str), fp);printf("%ld\n", ret);/* 关闭文件 */fclose(fp);fp = NULL;return 0;
}

$ ./a.out 
128