知识点

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12.1 文件简介及文本、二进制文件区别

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• @ 文件基础图
  • ![[白板/P34 文件基础.canvas|P34 文件基础]]

12.1.1 文件简介

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[!tip] 文件

• @ 文件: 保存在硬盘、U盘等存储介质上的数据
• 操作系统以文件为单位对数据进行管理
• 文件可以看成字符序列

12.1.2 文本文件和二进制文件区别

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[!tip] 文本文件 vs 二进制文件

• @ 文本文件（ASCII 文件）: 每个字节存放一个 ASCII 码，代表一个字符，人类能看懂
• @ 二进制文件: 把内存中的数据按存储形式原样输出到磁盘，人类可能看不懂

• ! 对于计算机来讲，==没有文本文件和二进制文件之分==，都是二进制数据
• ! 文本文件可以理解为"人类能看懂的二进制文件"

大端存储与小端存储

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[!tip] 字节序

• @ 小端存储: 低字节存低地址，高字节存高地址
• @ 大端存储: 低字节存高地址，高字节存低地址
• 与 CPU 体系结构有关

// 10000 = 0x2710
// 小端存储: 10 27（低地址→高地址）
// 大端存储: 27 10（低地址→高地址）

12.2 文件的打开、关闭、读写与实战操练

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• @ 文件操作图
  • ![[白板/P35 文件操作.canvas|P35 文件操作]]

12.2.1 文件的打开

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[!tip] fopen 函数

• 一般形式: FILE *fp = fopen(文件名, 文件使用方式);
• FILE 是一个结构体，fp 是指向 FILE 的指针变量（文件指针）
• ! 打开失败时返回 NULL

FILE *fp;
fp = fopen("A1", "r");  // 以只读方式打开 A1 文件
if(fp == NULL) {
    // 文件打开失败的处理代码
}

常用文件使用方式

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规律记忆

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• % 有 w → 往文件中写入
• % 有 r → 从文件中读出
• % 有 b → 二进制文件
• % 有 a → 追加内容到文件末尾
• % 有 + → 既能读又能写

文件位置指针

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• 每个打开的文件都有一个当前位置指针
• 代表当前从文件的哪个位置开始读/写数据
• 每读出 1 字节数据，位置指针自动后移 1 字节

12.2.2 文件的关闭

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[!tip] fclose 函数

• 一般形式: fclose(文件指针);
• ! 必须关闭文件，原因:
  1. 释放文件占用的内存资源
  2. 将缓冲区中的数据写入磁盘，避免数据丢失

if(fp != NULL)
    fclose(fp);

• ! 关闭后 fp 不能再使用
• fclose() 返回 0 表示成功，非 0 表示失败

12.2.3 文件的读写

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fputc — 写一个字符

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[!tip] fputc

• 调用形式: fputc(ch, fp);
• 将字符 ch 写到 fp 所指向的文件中
• 成功返回字符的 ASCII 码，失败返回 EOF

FILE *fp;
fp = fopen("FTest.txt", "w");
if(fp == NULL) {
    printf("文件打开失败");
} else {
    char reco = fputc('a', fp);
    if(reco == EOF) {
        // 写失败的处理代码
    }
    fputc('d', fp);
    fputc('e', fp);
    fclose(fp);
}

fgetc — 读一个字符

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[!tip] fgetc

• 调用形式: char reco = fgetc(fp);
• 从 fp 所指向的文件中读入一个字符
• 成功返回读入的字符，失败或到文件末尾返回 EOF

FILE *fp;
fp = fopen("FTest.txt", "r");
if(fp == NULL) {
    printf("文件打开失败");
} else {
    char reco = fgetc(fp);
    while(reco != EOF) {
        putchar(reco);       // 在屏幕上输出
        reco = fgetc(fp);    // 继续读
    }
    fclose(fp);
}

fgets — 读一行字符串

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[!tip] fgets

• 调用形式: fgets(str, n, fp);
• 从 fp 指向的文件中读入 n-1 个字符到 str 中
• 遇到 \n 或 EOF 提前结束
• ! 自动在末尾加 \0

fputs — 写一行字符串

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[!tip] fputs

• 调用形式: fputs(str, fp);
• 将字符串 str 写到 fp 指向的文件中

12.2.4 文件读写实战操练

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// 读取配置文件 config.txt
FILE *fp;
fp = fopen("config.txt", "r");
if(fp == NULL) {
    printf("文件打开失败\n");
} else {
    char LineBuf[1024];
    while(fgets(LineBuf, sizeof(LineBuf), fp) != NULL) {
        // 处理每一行数据
        printf("%s", LineBuf);
    }
    fclose(fp);
}

12.3 将结构体数据写入二进制文件和从二进制文件读出

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• @ 结构体文件操作图
  • ![[白板/P36 结构体文件操作.canvas|P36 结构体文件操作]]

12.3.1 将结构体数据写入二进制文件

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[!tip] fwrite 函数

• 一般形式: fwrite(buffer, size, count, fp);
• buffer: 要写入数据的地址
• size: 要写入的字节数
• count: 要写入多少个 size 字节的数据项
• fp: 文件指针
• 返回值: 失败返回 0，成功返回 count

#pragma pack(1)  // 1字节对齐，避免跨平台问题
struct stu {
    char name[30];
    int age;
    double score;
};
#pragma pack()   // 恢复默认对齐

struct stu student[2] = {
    {"张三", 18, 80.5},
    {"李四", 20, 90.5}
};

FILE *fp;
fp = fopen("structfile.bin", "wb");  // 二进制写方式
if(fp != NULL) {
    fwrite(student, sizeof(struct stu), 2, fp);
    fclose(fp);
}

结构体写入的坑点

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• ! 结构体成员中不要出现指针类型，指针地址在程序再次运行时会失效
• ! 结构体字节对齐问题：不同编译器/平台对齐方式不同
  • Windows VS 可能按 8 字节对齐
  • Linux GCC 可能按 4 字节对齐
  • 解决方案: #pragma pack(1) 设置 1 字节对齐

12.3.2 从二进制文件中读出结构体数据

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[!tip] fread 函数

• 一般形式: fread(buffer, size, count, fp);
• buffer: 读出数据存放的地址
• size: 要读出的字节数
• count: 要读出多少个 size 字节的数据项
• fp: 文件指针
• 返回值: 失败返回 0，成功返回 count

FILE *fp;
fp = fopen("structfile.bin", "rb");  // 二进制读方式
if(fp != NULL) {
    struct stu studentnew[2];
    int retresult = fread(studentnew, sizeof(struct stu), 2, fp);
    fclose(fp);
}

12.3.3 文件使用方式中 "r" 与 "rb" 和 "w" 与 "wb" 的区别

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[!warning] b 标记的重要性

• ! 写和读是配套操作，写用了 "b" 标记，读也必须用 "b" 标记
• ! 不带 "b" 标记读文件时，\r 可能被丢弃
• ! 不带 "b" 标记写文件时，\n 可能被自动替换为 \r\n（Windows 平台）
• ! 带 "b" 标记会原封不动地读/写，不做任何转换

• ! 结论: 希望原封不动地读写文件内容，请在 fopen 中使用 "b" 标记