C/C++：文件操作总结,如何读二进制文件

小灰灰 2023-02-25 09:00 14阅读 0赞

# 一、前言 #

下面介绍一下文件操作的基本知识，了解过的可以直接跳过。

### 1 数据流： ###

指程序与数据的交互是以流的形式进行的。进行C语言文件的存取时，都会先进行“打开文件”操作，这个操作就是在打开数据流，而“关闭文件”操作就是关闭数据流。

### 2 缓冲区(Buffer)： ###

指在程序执行时，所提供的额外内存，可用来暂时存放做准备执行的数据。它的设置是为了提高存取效率，因为内存的存取速度比磁盘驱动器快得多。

C语言中带缓冲区的文件处理：

C语言的文件处理功能依据系统是否设置“缓冲区”分为两种：一种是设置缓冲区，另一种是不设置缓冲区。由于不设置缓冲区的文件处理方式，必须使用较低级的I/O函数(包含在头文件io.h和fcntl.h中)来直接对磁盘存取，这种方式的存取速度慢，并且由于不是C的标准函数，跨平台操作时容易出问题。下面只介绍第一种处理方式，即设置缓冲区的文件处理方式：

当使用标准I/O函数(包含在头文件stdio.h中)时，系统会自动设置缓冲区，并通过数据流来读写文件。当进行文件读取时，不会直接对磁盘进行读取，而是先打开数据流，将磁盘上的文件信息拷贝到缓冲区内，然后程序再从缓冲区中读取所需数据，如下图所示：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNzY1NTM3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

事实上，当写入文件时，并不会马上写入磁盘中，而是先写入缓冲区，只有在缓冲区已满或“关闭文件”时，才会将数据写入磁盘，如下图所示。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNzY1NTM3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

### 3. 文件类型： ###

分为文本文件和二进制文件两种。

文本文件是以字符编码的方式进行保存的。二进制文件将内存中数据原封不至文件中，适用于非字符为主的数据。如果以记事本打开，只会看到一堆乱码。

其实，除了文本文件外，所有的数据都可以算是二进制文件。二进制文件的优点在于存取速度快，占用空间小，以及可随机存取数据。

### 4 文件存取方式： ###

包括顺序存取方式和随机存取方式两种。

顺序读取也就是从上往下，一笔一笔读取文件的内容。保存数据时，将数据附加在文件的末尾。这种存取方式常用于文本文件，而被存取的文件则称为顺序文件。

随机存取方式多半以二进制文件为主。它会以一个完整的单位来进行数据的读取和写入，通常以结构为单位。

# 二、C文件操作 #

一般来说在大多数语言(比如C、Python)中对文件操作都涉及以下三步：

> 1.  打开文件
> 2.  读写文件
> 3.  关闭文件

下面时具体介绍

### 1. 打开、关闭文件，文件打开模式 ###

上面我们打开文件语句中由rb，wb等字符，它们代表的就是文件打开的模式。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNzY1NTM3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]  
括号代表两者都代表同一种方式。

##### (1). fopen(filename, mode) #####

##### (2). fclose(FILE \* file) #####

// 1. 打开文件
    FILE* file = fopen(filename, "rb");
    
    // 2. 关闭文件
    fclose(file);

### 2.文件指针的移动 ###

读一个文件时，我们会有一个指针指向读的位置，初次打开文件文件指针都会在文件开头处。

##### (1). 查看文件指针指向哪 #####

使用ftell(FILE \* file)

FILE * file = fopen(filename, "rb");
    int pos = ftell(file)

##### (2). 设置文件指针指向哪 #####

使用fseek(file, offset, start)

FILE * file = fopen(filename, "rb");
    fseek(file, 0L, SEEK_END);
    //设置文件指针指向对于文件末尾偏移量为0的位置，就是指向文件末尾

除了SEEK\_END，还有其它的一些宏常量

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">常量</th> 
   <th align="center">意义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">SEEK_SET</td> 
   <td align="center">文件的开头</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">SEEK_CUR</td> 
   <td align="center">文件指针的当前位置</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">SEEK_END</td> 
   <td align="center">文件的末尾</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

##### (3). 获得文件大小 #####

FILE * file = fopen(filename, "rb");
    fseek(file, 0L, SEEK_END);
    int file_size = ftell(file);

### 3. 文本文件读写函数 ###

##### (1) int fputc(int char, FILE \*stream) #####

int fputc(int char, FILE \*stream) 把参数 char 指定的字符（一个无符号字符）写入到指定的流 stream 中，并把位置标识符往前移动  
该函数以无符号 char 强制转换为 int 的形式返回写入的字符，如果发生错误则返回 EOF。

##### (2) int fgetc(FILE \*stream) #####

从指定的流 stream 获取下一个字符（一个无符号字符），并把位置标识符往前移动。  
该函数以无符号 char 强制转换为 int 的形式返回读取的字符，如果到达文件末尾或发生读错误，则返回 EOF。

while(!feof(fp))
    	printf("%c", fgetc(fp));

或者同构一下方式判断是否到达文件结尾

while((ch = fgetc(fp)) != EOF)
    	printf("%c",ch);

##### (3) int fputs(const char \*str, FILE \*stream) #####

把字符串写入到指定的流 stream 中，但不包括空字符。  
该函数返回一个非负值，如果发生错误则返回 EOF。

##### (4) char \*fgets(char \*str, int n, FILE \*stream) #####

从指定的流 stream 读取一行，并把它存储在 str 所指向的字符串内。当读取 (n-1) 个字符时，或者读取到换行符时，或者到达文件末尾时，它会停止，具体视情况而定。

如果成功，该函数返回相同的 str 参数。如果到达文件末尾或者没有读取到任何字符，str 的内容保持不变，并返回一个空指针。

如果发生错误，返回一个空指针。

if( fgets (str, 60, fp)!=NULL ) {
        
          /* 向标准输出 stdout 写入内容 */
          puts(str);
       }

##### (5)int fscanf(FILE \*stream, const char \*format, …) #####

从流 stream 读取格式化输入

char str1[10], str2[10], str3[10];
    fscanf(fp, "%s %s %s %d", str1, str2, str3, &year);

##### (6)int fprintf(FILE \*stream, const char \*format, …) #####

发送格式化输出到流 stream 中。

fprintf(fp, "%s %s %s %d", "We", "are", "in", 2014);

### 4. 二进制文件读写函数 ###

##### (1) size\_t fread(void \*ptr, size\_t size, size\_t nmemb, FILE \*stream) #####

从给定流 stream 读取数据到 ptr 所指向的数组中

*  ptr – 这是指向带有最小尺寸 size\*nmemb 字节的内存块的指针。
 *  size – 这是要读取的每个元素的大小，以字节为单位。
 *  nmemb – 这是元素的个数，每个元素的大小为 size 字节。
 *  stream – 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象指定了一个输入流。

如果成功，该函数返回一个 size\_t 对象，表示元素的总数，该对象是一个整型数据类型。如果该数字与 nmemb 参数不同，则会显示一个错误。

##### (2)size\_t fwrite(const void \*ptr, size\_t size, size\_t nmemb, FILE \*stream) #####

把 ptr 所指向的数组中的数据写入到给定流 stream 中

参数含义与上述相同。

# 三、C++文件操作 #

C++ 是面向对象语言，他把所有关于文件的操作都封装成一个类，即fstream类，每一个对文件的操作都封装成该类的一个成员函数。进一步，我们把读取文件的类定义为ifstream类(i的意思是in，in是相对于内存而言，即从硬盘到内存)，而写入文件的类为ofstream(o为out的意思)。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">数据类型</th> 
   <th align="left">描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">ofstream</td> 
   <td align="left">该数据类型表示输出文件流，用于创建文件并向文件写入信息。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">ifstream</td> 
   <td align="left">该数据类型表示输入文件流，用于从文件读取信息。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">fstream</td> 
   <td align="left">该数据类型通常表示文件流，且同时具有 ofstream 和 ifstream 两种功能，这意味着它可以创建文件，向文件写入信息，从文件读取信息。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 1. 打开、关闭文件和打开模式 ###

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">模式标志</th> 
   <th align="left">描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">ios::app</td> 
   <td align="left">追加模式。所有写入都追加到文件末尾。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">ios::ate</td> 
   <td align="left">文件打开后定位到文件末尾。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">ios::in</td> 
   <td align="left">打开文件用于读取。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">ios::out</td> 
   <td align="left">打开文件用于写入。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">ios::trunc</td> 
   <td align="left">如果该文件已经存在，其内容将在打开文件之前被截断，即把文件长度设为 0。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

##### (1) file.open(filename,mode); #####

##### (2)file.close()； #####

fstream file;
    file.open(filename, ios::in|ios::binary);
    file.close();

### 2.文件指针的移动 ###

##### (1). 查看文件指针指向哪 #####

使用file.tellg();

fstream file;
    file.open(filename, ios::in|ios::binary);
    int position = file.tellg();

##### (2). 设置文件指针指向哪 #####

使用file.seekg(offset, start);

fstream file;
    file.open(filename, ios::in|ios::binary);
    file.seekg(0, ios::end);
    //设置文件指针指向对于文件末尾偏移量为0的位置，就是指向文件末尾

除了ios::end，还有其它的一些宏常量

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="center">常量</th> 
   <th align="center">意义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="center">ios::beg</td> 
   <td align="center">文件的开头</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">ios::cur</td> 
   <td align="center">文件指针的当前位置</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="center">ios::end</td> 
   <td align="center">文件的末尾</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

##### (3). 获得文件大小 #####

fstream file;
    file.open(filename, ios::in|ios::binary);
    file.seekg(0, ios::end);
    int file_size = file.tellg();

### 3. 文本文件读写函数 ###

##### (1) 流作用符 #####

ifstream ifs;
    char buf[1024] = {
         0 };
    while (ifs >> buf) {
        
        cout << buf << endl;
    }

##### (2) file.getline(buffer, size\_t) #####

把size\_t个字符放到buffer中

char buf[1024];
    while (ifs.getline(buf, sizeof(buf))) {
        
        cout << buf << endl;
    }

##### (3) c = file.get() #####

char c;
    while ((c=ifs.get()) != EOF) {
        
         cout << c;
    }

### 4. 二进制文件读写函数 ###

##### (1) file.read(buffer, size\_t) #####

值得注意的是这里的size\_t是关于字节数的大小

char * data = (char*)malloc(file_size * sizeof(char));
    file.read(data, file_size);

##### (2) file.write(buffer, size\_t) #####

char * data = "abcde";
    file.write(data, strlen(data));

# 四、参考资料 #

【1】https://www.runoob.com/cplusplus/cpp-files-streams.html  
【2】https://blog.csdn.net/yong\_sun/article/details/8921061

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQwNzY1NTM3_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20230209/40c0343d18d541389ecb4eb236b2060d.png
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