文件操作

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本章介绍 C 语言如何操作文件。

文件指针 #

C 语言提供了一个 FILE 数据结构,记录了操作一个文件所需要的信息。该结构定义在头文件stdio.h,所有文件操作函数都要通过这个数据结构,获取文件信息。

开始操作一个文件之前,就要定义一个指向该文件的 FILE 指针,相当于获取一块内存区域,用来保存文件信息。

FILE* fp;

上面示例定义了一个 FILE 指针fp

下面是一个读取文件的完整示例。

#include <stdio.h>

int main(void) {
  FILE* fp;
  fp = fopen("hello.txt", "r");

  char c = fgetc(fp);
  printf("%c\n", c);

  fclose(fp);
}

上面示例中,新建文件指针fp以后,依次使用了下面三个文件操作函数,分成三个步骤。其他的文件操作,大致上也是这样的步骤。

第一步,使用fopen()打开指定文件,返回一个 File 指针。如果出错,返回 NULL。

它相当于将指定文件的信息与新建的文件指针fp相关联,在 FILE 结构内部记录了这样一些信息:文件内部的当前读写位置、读写报错的记录、文件结尾指示器、缓冲区开始位置的指针、文件标识符、一个计数器(统计拷贝进缓冲区的字节数)等等。后继的操作就可以使用这个指针(而不是文件名)来处理指定文件。

同时,它还为文件建立一个缓存区。由于存在缓存区,也可以说fopen()函数“打开一个了流”,后继的读写文件都是流模式。

第二步,使用读写函数,从文件读取数据,或者向文件写入数据。上例使用了fgetc()函数,从已经打开的文件里面,读取一个字符。

fgetc()一调用,文件的数据块先拷贝到缓冲区。不同的计算机有不同的缓冲区大小,一般是512字节或是它的倍数,如4096或16384。随着计算机硬盘容量越来越大,缓冲区也越来越大。

fgetc()从缓冲区读取数据,同时将文件指针内部的读写位置指示器,指向所读取字符的下一个字符。所有的文件读取函数都使用相同的缓冲区,后面再调用任何一个读取函数,都将从指示器指向的位置,即上一次读取函数停止的位置开始读取。

当读取函数发现已读完缓冲区里面的所有字符时,会请求把下一个缓冲区大小的数据块,从文件拷贝到缓冲区中。读取函数就以这种方式,读完文件的所有内容,直到文件结尾。不过,上例是只从缓存区读取一个字符。当函数在缓冲区里面,读完文件的最后一个字符时,就把 FILE 结构里面的文件结尾指示器设置为真。于是,下一次再调用读取函数时,会返回常量 EOF。EOF 是一个整数值,代表文件结尾,一般是-1

第三步,fclose()关闭文件,同时清空缓存区。

上面是文件读取的过程,文件写入也是类似的方式,先把数据写入缓冲区,当缓冲区填满后,缓存区的数据将被转移到文件中。

fopen() #

fopen()函数用来打开文件。所有文件操作的第一步,都是使用fopen()打开指定文件。这个函数的原型定义在头文件stdio.h

FILE* fopen(char* filename, char* mode);

它接受两个参数。第一个参数是文件名(可以包含路径),第二个参数是模式字符串,指定对文件执行的操作,比如下面的例子中,r表示以读取模式打开文件。

fp = fopen("in.dat", "r");

成功打开文件以后,fopen()返回一个 FILE 指针,其他函数可以用这个指针操作文件。如果无法打开文件(比如文件不存在或没有权限),会返回空指针 NULL。所以,执行fopen()以后,最好判断一下,有没有打开成功。

fp = fopen("hello.txt", "r");

if (fp == NULL) {
  printf("Can't open file!\n");
  exit(EXIT_FAILURE);
}

上面示例中,如果fopen()返回一个空指针,程序就会报错。

fopen()的模式字符串有以下几种。

  • r:读模式,只用来读取数据。如果文件不存在,返回 NULL 指针。
  • w:写模式,只用来写入数据。如果文件存在,文件长度会被截为0,然后再写入;如果文件不存在,则创建该文件。
  • a:写模式,只用来在文件尾部追加数据。如果文件不存在,则创建该文件。
  • r+:读写模式。如果文件存在,指针指向文件开始处,可以在文件头部添加数据。如果文件不存在,返回 NULL 指针。
  • w+:读写模式。如果文件存在,文件长度会被截为0,然后再写入数据。这种模式实际上读不到数据,反而会擦掉数据。如果文件不存在,则创建该文件。
  • a+:读写模式。如果文件存在,指针指向文件结尾,可以在现有文件末尾添加内容。如果文件不存在,则创建该文件。

上一小节说过,fopen()函数会为打开的文件创建一个缓冲区。读模式下,创建的是读缓存区;写模式下,创建的是写缓存区;读写模式下,会同时创建两个缓冲区。C 语言通过缓存区,以流的形式,向文件读写数据。

数据在文件里面,都是以二进制形式存储。但是,读取的时候,有不同的解读方法:以原本的二进制形式解读,叫做“二进制流”;将二进制数据转成文本,以文本形式解读,叫做“文本流”。写入操作也是如此,分成以二进制写入和以文本写入,后者会多一个文本转二进制的步骤。

fopen()的模式字符串,默认是以文本流读写。如果添加b后缀(表示 binary),就会以“二进制流”进行读写。比如,rb是读取二进制数据模式,wb是写入二进制数据模式。

模式字符串还有一个x后缀,表示独占模式(exclusive)。如果文件已经存在,则打开文件失败;如果文件不存在,则新建文件,打开后不再允许其他程序或线程访问当前文件。比如,wx表示以独占模式写入文件,如果文件已经存在,就会打开失败。

标准流 #

Linux 系统默认提供三个已经打开的文件,它们的文件指针如下。

  • stdin(标准输入):默认来源为键盘,文件指针编号为0
  • stdout(标准输出):默认目的地为显示器,文件指针编号为1
  • stderr(标准错误):默认目的地为显示器,文件指针编号为2

Linux 系统的文件,不一定是数据文件,也可以是设备文件,即文件代表一个可以读或写的设备。文件指针stdin默认是把键盘看作一个文件,读取这个文件,就能获取用户的键盘输入。同理,stdoutstderr默认是把显示器看作一个文件,将程序的运行结果写入这个文件,用户就能看到运行结果了。它们的区别是,stdout写入的是程序的正常运行结果,stderr写入的是程序的报错信息。

这三个输入和输出渠道,是 Linux 默认提供的,所以分别称为标准输入(stdin)、标准输出(stdout)和标准错误(stderr)。因为它们的实现是一样的,都是文件流,所以合称为“标准流”。

Linux 允许改变这三个文件指针(文件流)指向的文件,这称为重定向(redirection)。

如果标准输入不绑定键盘,而是绑定其他文件,可以在文件名前面加上小于号<,跟在程序名后面。这叫做“输入重定向”(input redirection)。

$ demo < in.dat

上面示例中,demo程序代码里面的stdin,将指向文件in.dat,即从in.dat获取数据。

如果标准输出绑定其他文件,而不是显示器,可以在文件名前加上大于号>,跟在程序名后面。这叫做“输出重定向”(output redirection)。

$ demo > out.dat

上面示例中,demo程序代码里面的stdout,将指向文件out.dat,即向out.dat写入数据。

输出重定向>会先擦去out.dat的所有原有的内容,然后再写入。如果希望写入的信息追加在out.dat的结尾,可以使用>>符号。

$ demo >> out.dat

上面示例中,demo程序代码里面的stdout,将向文件out.dat写入数据。与>不同的是,写入的开始位置是out.dat的文件结尾。

标准错误的重定向符号是2>。其中的2代表文件指针的编号,即2>表示将2号文件指针的写入,重定向到err.txt。2号文件指针就是标准错误stderr

$ demo > out.dat 2> err.txt

上面示例中,demo程序代码里面的stderr,会向文件err.txt写入报错信息。而stdout向文件out.dat写入。

输入重定向和输出重定向,也可以结合在一条命令里面。

$ demo < in.dat > out.dat

// or
$ demo > out.dat < in.dat

重定向还有另一种情况,就是将一个程序的标准输出stdout,指向另一个程序的标准输入stdin,这时要使用|符号。

$ random | sum

上面示例中,random程序代码里面的stdout的写入,会从sum程序代码里面的stdin被读取。

fclose() #

fclose()用来关闭已经使用fopen()打开的文件。它的原型定义在stdin.h

int fclose(FILE* stream);

它接受一个文件指针fp作为参数。如果成功关闭文件,fclose()函数返回整数0;如果操作失败(比如磁盘已满,或者出现 I/O 错误),则返回一个特殊值 EOF(详见下一小节)。

if (fclose(fp) != 0)
  printf("Something wrong.");

不再使用的文件,都应该使用fclose()关闭,否则无法释放资源。一般来说,系统对同时打开的文件数量有限制,及时关闭文件可以避免超过这个限制。

EOF #

C 语言文件操作函数的设计是,如果遇到文件结尾,就返回一个特殊值。程序接收到这个特殊值,就知道已经到达文件结尾了。

头文件stdio.h为这个特殊值定义了一个宏EOF(end of file 的缩写),它的值一般是-1。这是因为从文件读取的值,不管是二进制形式,还是 ASCII 码的形式,都不可能是负值,所以可以很安全地返回-1,不会跟文件本身的数据相冲突。

需要注意的是,不像字符串结尾真的存储了\0这个值,EOF并不存储在文件结尾,文件中并不存在这个值,完全是文件操作函数发现到达了文件结尾,而返回这个值。

freopen() #

freopen()用于新打开一个文件,直接关联到某个已经打开的文件指针。这样可以复用文件指针。它的原型定义在头文件stdio.h

FILE* freopen(char* filename, char* mode, FILE stream);

它跟fopen()相比,就是多出了第三个参数,表示要复用的文件指针。其他两个参数都一样,分别是文件名和打开模式。

freopen("output.txt", "w", stdout);
printf("hello");

上面示例将文件output.txt关联到stdout,此后向stdout写入的内容,都会写入output.txt。由于printf()默认就是输出到stdout,所以运行上面的代码以后,文件output.txt会被写入hello

freopen()的返回值是它的第三个参数(文件指针)。如果打开失败(比如文件不存在),会返回空指针 NULL。

freopen()会自动关闭原先已经打开的文件,如果文件指针并没有指向已经打开的文件,则freopen()等同于fopen()

下面是freopen()关联scanf()的例子。

int i, i2;

scanf("%d", &i); 

freopen("someints.txt", "r", stdin);
scanf("%d", &i2);

上面例子中,一共调用了两次scanf(),第一次调用是从键盘读取,然后使用freopen()stdin指针关联到某个文件,第二次调用就会从该文件读取。

某些系统允许使用freopen(),改变文件的打开模式。这时,freopen()的第一个参数应该是 NULL。

freopen(NULL, "wb", stdout);

上面示例将stdout的打开模式从w改成了wb

fgetc(),getc() #

fgetc()getc()用于从文件读取一个字符。它们的用法跟getchar()类似,区别是getchar()只用来从stdin读取,而这两个函数是从任意指定的文件读取。它们的原型定义在头文件stdio.h

int fgetc(FILE *stream)
int getc(FILE *stream);

fgetc()getc()的用法是一样的,都只有文件指针一个参数。两者的区别是,getc()一般用宏来实现,而fgetc()是函数实现,所以前者的性能可能更好一些。注意,虽然这两个函数返回的是一个字符,但是它们的返回值类型却不是char,而是int,这是因为读取失败的情况下,它们会返回 EOF,这个值一般是-1

#include <stdio.h>

int main(void) {
  FILE *fp;
  fp = fopen("hello.txt", "r");

  int c;
  while ((c = getc(fp)) != EOF)
    printf("%c", c);

  fclose(fp);
}

上面示例中,getc()依次读取文件的每个字符,将其放入变量c,直到读到文件结尾,返回 EOF,循环终止。变量c的类型是int,而不是char,因为有可能等于负值,所以设为int更好一些。

fputc(),putc() #

fputc()putc()用于向文件写入一个字符。它们的用法跟putchar()类似,区别是putchar()是向stdout写入,而这两个函数是向文件写入。它们的原型定义在头文件stdio.h

int fputc(int char, FILE *stream);
int putc(int char, FILE *stream);

fputc()putc()的用法是一样,都接受两个参数,第一个参数是待写入的字符,第二个参数是文件指针。它们的区别是,putc()通常是使用宏来实现,而fputc()只作为函数来实现,所以理论上,putc()的性能会好一点。

写入成功时,它们返回写入的字符;写入失败时,返回 EOF。

fprintf() #

fprintf()用于向文件写入格式化字符串,用法与printf()类似。区别是printf()总是写入stdout,而fprintf()则是写入指定的文件,它的第一个参数必须是一个文件指针。它的原型定义在头文件stdio.h

int fprintf(FILE* stream, const char* format, ...)

fprintf()可以替代printf()

printf("Hello, world!\n");
fprintf(stdout, "Hello, world!\n");

上面例子中,指定fprintf()写入stdout,结果就等同于调用printf()

fprintf(fp, "Sum: %d\n", sum);

上面示例是向文件指针fp写入指定格式的字符串。

下面是向stderr输出错误信息的例子。

fprintf(stderr, "Something number.\n");

fscanf() #

fscanf()用于按照给定的模式,从文件中读取内容,用法跟scanf()类似。区别是scanf()总是从stdin读取数据,而fscanf()是从文件读入数据,它的原型定义在头文件stdio.h,第一个参数必须是文件指针。

int fscanf(FILE* stream, const char* format, ...);

下面是一个例子。

fscanf(fp, "%d%d", &i, &j);

上面示例中,fscanf()从文件fp里面,读取两个整数,放入变量ij

使用fscanf()的前提是知道文件的结构,它的占位符解析规则与scanf()完全一致。由于fscanf()可以连续读取,直到读到文件尾,或者发生错误(读取失败、匹配失败),才会停止读取,所以fscanf()通常放在循环里面。

while(fscanf(fp, "%s", words) == 1)
  puts(words);

上面示例中,fscanf()依次读取文件的每个词,将它们一行打印一个,直到文件结束。

fscanf()的返回值是赋值成功的变量数量,如果赋值失败会返回 EOF。

fgets() #

fgets()用于从文件读取指定长度的字符串,它名字的第一个字符是f,就代表file。它的原型定义在头文件stdio.h

char* fgets(char* str, int STRLEN, File* fp);

它的第一个参数str是一个字符串指针,用于存放读取的内容。第二个参数STRLEN指定读取的长度,第三个参数是一个 FILE 指针,指向要读取的文件。

fgets()读取 STRLEN - 1 个字符之后,或者遇到换行符与文件结尾,就会停止读取,然后在已经读取的内容末尾添加一个空字符\0,使之成为一个字符串。注意,fgets()会将换行符(\n)存储进字符串。

如果fgets的第三个参数是stdin,就可以读取标准输入,等同于scanf()

fgets(str, sizeof(str), stdin);

读取成功时,fgets()的返回值是它的第一个参数,即指向字符串的指针,否则返回空指针 NULL。

fgets()可以用来读取文件的每一行,下面是读取文件所有行的例子。

#include <stdio.h>

int main(void) {
  FILE* fp;
  char s[1024];  // 数组必须足够大,足以放下一行
  int linecount = 0;

  fp = fopen("hello.txt", "r");

  while (fgets(s, sizeof s, fp) != NULL)
    printf("%d: %s", ++linecount, s);

  fclose(fp);
}

上面示例中,每读取一行,都会输出行号和该行的内容。

下面的例子是循环读取用户的输入。

char words[10];

puts("Enter strings (q to quit):");

while (fgets(words, 10, stdin) != NULL) {
  if (words[0] == 'q' && words[1] == '\n')
    break;

  puts(words);
}

puts("Done.");

上面的示例中,如果用户输入的字符串大于9个字符,fgets()会多次读取。直到遇到q + 回车键,才会退出循环。

fputs() #

fputs()函数用于向文件写入字符串,和puts()函数只有一点不同,那就是它不会在字符串末尾添加换行符。这是因为fgets()保留了换行符,所以fputs()就不添加了。fputs()函数通常与fgets()配对使用。

它的原型定义在stdio.h

int fputs(const char* str, FILE* stream);

它接受两个参数,第一个参数是字符串指针,第二个参数是要写入的文件指针。如果第二个参数为stdout(标准输出),就是将内容输出到计算机屏幕,等同于printf()

char words[14];

puts("Enter a string, please.");
fgets(words, 14, stdin);

puts("This is your string:");
fputs(words, stdout);

上面示例中,先用fgets()stdin读取用户输入,然后用fputs()输出到stdout

写入成功时,fputs()返回一个非负整数,否则返回 EOF。

fwrite() #

fwrite()用来一次性写入较大的数据块,主要用途是将数组数据一次性写入文件,适合写入二进制数据。它的原型定义在stdio.h

size_t fwrite(
  const void* ptr,
  size_t size,
  size_t nmemb,
  FILE* fp
);

它接受四个参数。

  • ptr:数组指针。
  • size:每个数组成员的大小,单位字节。
  • nmemb:数组成员的数量。
  • fp:要写入的文件指针。

注意,fwrite()原型的第一个参数类型是void*,这是一个无类型指针,编译器会自动将参数指针转成void*类型。正是由于fwrite()不知道数组成员的类型,所以才需要知道每个成员的大小(第二个参数)和成员数量(第三个参数)。

fwrite()函数的返回值是成功写入的数组成员的数量(注意不是字节数)。正常情况下,该返回值就是第三个参数nmemb,但如果出现写入错误,只写入了一部分成员,返回值会比nmemb小。

要将整个数组arr写入文件,可以采用下面的写法。

fwrite(
  arr,
  sizeof(arr[0]),
  sizeof(arr) / sizeof(arr[0]),
  fp
);

上面示例中,sizeof(a[0])是每个数组成员占用的字节,sizeof(a) / sizeof(a[0])是整个数组的成员数量。

下面的例子是将一个大小为256字节的字符串写入文件。

char buffer[256];

fwrite(buffer, 1, 256, fp);

上面示例中,数组buffer每个成员是1个字节,一共有256个成员。由于fwrite()是连续内存复制,所以写成fwrite(buffer, 256, 1, fp)也能达到目的。

fwrite()没有规定一定要写入整个数组,只写入数组的一部分也是可以的。

任何类型的数据都可以看成是1字节数据组成的数组,或者是一个成员的数组,所以fwrite()实际上可以写入任何类型的数据,而不仅仅是数组。比如,fwrite()可以将一个 Struct 结构写入文件保存。

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

上面示例中,s是一个 Struct 结构指针,可以看成是一个成员的数组。注意,如果s的属性包含指针,存储时需要小心,因为保存指针可能没意义,还原出来的时候,并不能保证指针指向的数据还存在。

fwrite()以及后面要介绍的fread(),比较适合读写二进制数据,因为它们不会对写入的数据进行解读。二进制数据可能包含空字符\0,这是 C 语言的字符串结尾标记,所以读写二进制文件,不适合使用文本读写函数(比如fprintf()等)。

下面是一个写入二进制文件的例子。

#include <stdio.h>

int main(void) {
  FILE* fp;
  unsigned char bytes[] = {5, 37, 0, 88, 255, 12};

  fp = fopen("output.bin", "wb");
  fwrite(bytes, sizeof(char), sizeof(bytes), fp);
  fclose(fp);
  return 0;
}

上面示例中,写入二进制文件时,fopen()要使用wb模式打开,表示二进制写入。fwrite()可以把数据解释成单字节数组,因此它的第二个参数是sizeof(char),第三个参数是数组的总字节数sizeof(bytes)

上面例子写入的文件output.bin,使用十六进制编辑器打开,会是下面的内容。

05 25 00 58 ff 0c

fwrite()还可以连续向一个文件写入数据。

struct clientData myClient = {1, 'foo bar'};

for (int i = 1; i <= 100; i++) {
  fwrite(&myClient, sizeof(struct clientData), 1, cfPtr);
}

上面示例中,fwrite()连续将100条数据写入文件。

fread() #

fread()函数用于一次性从文件读取较大的数据块,主要用途是将文件内容读入一个数组,适合读取二进制数据。它的原型定义在头文件stdio.h

size_t fread(
  void* ptr,
  size_t size,
  size_t nmemb,
  FILE* fp
);

它接受四个参数,与fwrite()完全相同。

  • ptr:数组地址。
  • size:数组的成员数量。
  • nmemb:每个数组成员的大小。
  • fp:文件指针。

要将文件内容读入数组arr,可以采用下面的写法。

fread(
  arr,
  sizeof(arr[0]),
  sizeof(arr) / sizeof(arr[0]),
  fp
);

上面示例中,数组长度(第二个参数)和每个成员的大小(第三个参数)的乘积,就是数组占用的内存空间的大小。fread()会从文件(第四个参数)里面读取相同大小的内容,然后将ptr(第一个参数)指向这些内容的内存地址。

下面的例子是将文件内容读入一个10个成员的双精度浮点数数组。

double earnings[10];
fread(earnings, sizeof(double), 10, fp);

上面示例中,每个数组成员的大小是sizeof(double),一个有10个成员,就会从文件fp读取sizeof(double) * 10大小的内容。

fread()函数的返回值是成功读取的数组成员的数量。正常情况下,该返回值就是第三个参数nmemb,但如果出现读取错误或读到文件结尾,该返回值就会比nmemb小。所以,检查fread()的返回值是非常重要的。

fread()fwrite()可以配合使用。在程序终止之前,使用fwrite()将数据保存进文件,下次运行时再用fread()将数据还原进入内存。

下面是读取上一节生成的二进制文件output.bin的例子。

#include <stdio.h>

int main(void) {
  FILE* fp;
  unsigned char c;

  fp = fopen("output.bin", "rb");
  while (fread(&c, sizeof(char), 1, fp) > 0)
    printf("%d\n", c);
  return 0;
}

运行后,得到如下结果。

5
37
0
88
255
12

feof() #

feof()函数判断文件的内部指针是否指向文件结尾。它的原型定义在头文件stdio.h

int feof(FILE *fp);

feof()接受一个文件指针作为参数。如果已经到达文件结尾,会返回一个非零值(表示 true),否则返回0(表示 false)。

诸如fgetc()这样的文件读取函数,如果返回 EOF,有两种可能,一种可能是已读取到文件结尾,另一种可能是出现读取错误。feof()可以用来判断到底是那一种情况。

下面是通过feof()判断是否到达文件结尾,从而循环读取整个文件的例子。

int num;
char name[50];

FILE* cfPtr = fopen("clients.txt", "r");

while (!feof(cfPtr)) {
  fscanf(cfPtr, "%d%s\n", &num, name);
  printf("%d %s\n", num, name);
}

fclose(cfPtr);

上面示例通过循环判断feof()是否读到文件结尾,从而实现读出整个文件内容。

feof()为真时,可以通过fseek()rewind()fsetpos()函数改变文件内部读写位置的指示器,从而清除这个函数的状态。

fseek() #

每个文件指针都有一个内部指示器(内部指针),记录当前打开的文件的读写位置(file position),即下一次读写从哪里开始。文件操作函数(比如getc()fgets()fscanf()fread()等)都从这个指示器指定的位置开始按顺序读写文件。

如果希望改变这个指示器,将它移到文件的指定位置,可以使用fseek()函数。它的原型定义在头文件stdio.h

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

fseek()接受3个参数。

  • stream:文件指针。
  • offset:距离基准(第三个参数)的字节数。类型为 long int,可以为正值(向文件末尾移动)、负值(向文件开始处移动)或 0(保持不动)。
  • whence:位置基准,用来确定计算起点。它的值是以下三个宏(定义在stdio.h):SEEK_SET(文件开始处)、SEEK_CUR(内部指针的当前位置)、SEEK_END(文件末尾)

请看下面的例子。

// 定位到文件开始处
fseek(fp, 0L, SEEK_SET);

// 定位到文件末尾
fseek(fp, 0L, SEEK_END);

// 从当前位置前移2个字节
fseek(fp, 2L, SEEK_CUR);

// 定位到文件第10个字节
fseek(fp, 10L, SEEK_SET);

// 定位到文件倒数第10个字节
fseek(fp, -10L, SEEK_END);

上面示例中,fseek()的第二个参数为 long 类型,所以移动距离必须加上后缀L,将其转为 long 类型。

下面的示例逆向输出文件的所有字节。

for (count = 1L; count <= size; count++) {
  fseek(fp, -count, SEEK_END);
  ch = getc(fp);
}

注意,fseek()最好只用来操作二进制文件,不要用来读取文本文件。因为文本文件的字符有不同的编码,某个位置的准确字节位置不容易确定。

正常情况下,fseek()的返回值为0。如果发生错误(如移动的距离超出文件的范围),返回值为非零值(比如-1)。

ftell() #

ftell()函数返回文件内部指示器的当前位置。它的原型定义在头文件stdio.h

long int ftell(FILE* stream);

它接受一个文件指针作为参数。返回值是一个 long 类型的整数,表示内部指示器的当前位置,即文件开始处到当前位置的字节数,0表示文件开始处。如果发生错误,ftell()返回-1L

ftell()可以跟fseek()配合使用,先记录内部指针的位置,一系列操作过后,再用fseek()返回原来的位置。

long file_pos = ftell(fp);

// 一系列文件操作之后
fseek(fp, file_pos, SEEK_SET);

下面的例子先将指示器定位到文件结尾,然后得到文件开始处到结尾的字节数。

fseek(fp, 0L, SEEK_END);
size = ftell(fp);

rewind() #

rewind()函数可以让文件的内部指示器回到文件开始处。它的原型定义在stdio.h

void rewind(file* stream);

它接受一个文件指针作为参数。

rewind(fp)基本等价于fseek(fp, 0l, seek_set),唯一的区别是rewind()没有返回值,而且会清除当前文件的错误指示器。

fgetpos(),fsetpos() #

fseek()ftell()有一个潜在的问题,那就是它们都把文件大小限制在 long int 类型能表示的范围内。这看起来相当大,但是在32位计算机上,long int 的长度为4个字节,能够表示的范围最大为 4GB。随着存储设备的容量迅猛增长,文件也越来越大,往往会超出这个范围。鉴于此,C 语言新增了两个处理大文件的新定位函数:fgetpos()fsetpos()

它们的原型都定义在头文件stdio.h

int fgetpos(FILE* stream, fpos_t* pos);
int fsetpos(FILE* stream, const fpos_t* pos);

fgetpos()函数会将文件内部指示器的当前位置,存储在指针变量pos。该函数接受两个参数,第一个是文件指针,第二个存储指示器位置的变量。

fsetpos()函数会将文件内部指示器的位置,移动到指针变量pos指定的地址。注意,变量pos必须是通过调用fgetpos()方法获得的。fsetpos()的两个参数与fgetpos()必须是一样的。

记录文件内部指示器位置的指针变量pos,类型为fpos_t*(file position type 的缩写,意为文件定位类型)。它不一定是整数,也可能是一个 Struct 结构。

下面是用法示例。

fpos_t file_pos;
fgetpos(fp, &file_pos);

// 一系列文件操作之后
fsetpos(fp, &file_pos);

上面示例中,先用fgetpos()获取内部指针的位置,后面再用fsetpos()恢复指针的位置。

执行成功时,fgetpos()fsetpos()都会返回0,否则返回非零值。

ferror(),clearerr() #

所有的文件操作函数如果执行失败,都会在文件指针里面记录错误状态。后面的操作只要读取错误指示器,就知道前面的操作出错了。

ferror()函数用来返回错误指示器的状态。可以通过这个函数,判断前面的文件操作是否成功。它的原型定义在头文件stdio.h

int ferror(FILE *stream);

它接受一个文件指针作为参数。如果前面的操作出现错误,ferror()就会返回一个非零整数(表示 true),否则返回0

clearerr()函数用来重置出错指示器。它的原型定义在头文件stdio.h

void clearerr(FILE* fp);

它接受一个文件指针作为参数,没有返回值。

下面是一个例子。

FILE* fp = fopen("file.txt", "w");
char c = fgetc(fp);

if (ferror(fp)) {
  printf("读取文件:file.txt 时发生错误\n");
}

clearerr(fp);

上面示例中,fgetc()尝试读取一个以”写模式“打开的文件,读取失败就会返回 EOF。这时调用ferror()就可以知道上一步操作出错了。处理完以后,再用clearerr()清除出错状态。

文件操作函数如果正常执行,ferror()feof()都会返回零。如果执行不正常,就要判断到底是哪里出了问题。

if (fscanf(fp, "%d", &n) != 1) {
  if (ferror(fp)) {
    printf("io error\n");
  }
  if (feof(fp)) {
    printf("end of file\n");
  }

  clearerr(fp);

  fclose(fp);
}

上面示例中,当fscanf()函数报错时,通过检查ferror()feof(),确定到底发生什么问题。这两个指示器改变状态后,会保持不变,所以要用clearerr()清除它们,clearerr()可以同时清除两个指示器。

remove() #

remove()函数用于删除指定文件。它的原型定义在头文件stdio.h

int remove(const char* filename);

它接受文件名作为参数。如果删除成功,remove()返回0,否则返回非零值。

remove("foo.txt");

上面示例删除了foo.txt文件。

注意,删除文件必须是在文件关闭的状态下。如果是用fopen()打开的文件,必须先用fclose()关闭后再删除。

rename() #

rename()函数用于文件改名,也用于移动文件。它的原型定义在头文件stdio.h

int rename(const char* old_filename, const char* new_filename);

它接受两个参数,第一个参数是现在的文件名,第二个参数是新的文件名。如果改名成功,rename()返回0,否则返回非零值。

rename("foo.txt", "bar.txt");

上面示例将foo.txt改名为bar.txt

注意,改名后的文件不能与现有文件同名。另外,如果要改名的文件已经打开了,必须先关闭,然后再改名,对打开的文件进行改名会失败。

下面是移动文件的例子。

rename("/tmp/evidence.txt", "/home/beej/nothing.txt");