C语言文件操作——数据文件类型、文件判断、文件缓冲区详解

        之前，我讲解了文件操作的三大步骤，讲解了文件读写的各类函数和使用方法，今天，还是来和大家聊一聊文件操作剩余的一些知识点。

        

一.数据文件类型

        之前我讲到过文件按照功能类型分为程序文件和数据文件两大类，我们在这块主要讲解的就是数据文件。而数据文件也分为两类：文本文件、二进制文件。

1.两种类型的定义：

        文本文件：如果要求在外存上以ASCII码的形式存储，则需要在存储前转换。以ASCII字符的形式存储的文件被称为文本文件。

        二进制文件：数据在内存中以二进制的形式存储，如果不加转换的输出到外存，就是二进制文件。

        在此同时，又引出一个新的问题：一个数据在内存中是怎么存储的呢？

        答案是：字符一律以ASCII形式存储，数值型数据既可以用ASCII形式存储，也可以使用二进制形式存储。

       

        我来列举一个具有代表性的例子：整数10000通过上述问题的结论可以使用两种方法存入内存：

方法1.10000被当作字符处理：10000共有5个字符组成——1，0，0，0，0 ，通过ASCII码值形式存储后，（一个字符占一个字节），即可占用5个字节的内存空间。

方法2.10000被当作二进制数据处理：10000作为10进制整数，将其换算为二进制补码存入内存，int类型数据会占用4个字节的内存空间。

        通过给出的数字10000，我们可以看到10000以二进制形式存储的方式更好，因为比ASCII形式存进去的内存省1字节；若是给出的数字是1，则选择ASCII形式存进去，1的二进制形式仍然是以4字节形式存放。

        接下来，通过代码来看一看10000被二进制形式存进去的结果：

#include 
int main()
{
 int a = 10000;
 FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
 fwrite(&a, 4, 1, pf);//二进制的形式写到文件中
 fclose(pf);
 pf = NULL;
 return 0;
}

调试结果如下：

        通过文件中存放的内容可知，10000以二进制形式存进去的内容是乱码，但通过对文件进行二进制编码可知：10000的十六进制地址为10 27 00 00

 

整数10000的补码为：00000000 00000000 00100111 00010000

以十六进制简化后：0x 00 00 27 10，因为VS编译器采用小端字节序存储模式，所以展示的地址是从低位到高位的。

二.文件读取结束的判定

        牢记：在文件读取过程中，不能用feof函数的返回值直接用来判断文件的是否结束。 而是应用于当文件读取结束的时候，判断是读取失败结束，还是遇到文件尾结束。

        1.文本文件读取是否结束，判断返回值是否为 EOF （ fgetc ），或者 NULL（ fgets ） 例如： fgetc 判断是否为 EOF . fgets 判断返回值是否为 NULL .

        2.二进制文件的读取结束判断，判断返回值是否小于实际要读的个数。 例如： fread判断返回值是否小于实际要读的个数。

一、文件结束检测函数feof函数调用格式： feof(文件指针)；
功能：判断文件是否处于文件结束位置，如果已到文件尾则返回非零值, 其他情况返回0。

注意：feof ( )函数，读取文件的最后一个字符以后，C 语言的feof ( ) 函数依然返回 0，表明没有到达文件结尾；只有当fgetc ( ) 向后再读取一个字符（即越过最后一个字符），feof()才会返回一个非零值，表示到达文件结尾。

二、读写文件出错检测函数ferror函数调用格式： ferror(文件指针)；
功能：检查文件在用各种输入输出函数进行读写时是否出错。 如ferror返回值为0表示未出错，否则表示有错。

1.文本文件的例子：

#include 
#include 
int main(void)
{
    int c; // 注意：int，非char，要求处理EOF
    FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
    if(!fp) {
        perror("File opening failed");
        return EXIT_FAILURE;
   }
 
    while ((c = fgetc(fp)) != EOF)    { 
       putchar(c);
   }
 
 
    if (ferror(fp))
        puts("I/O error when reading");
    else if (feof(fp))
        puts("End of file reached successfully");
    fclose(fp);
}

 

 

        这部分内容主要是当我们从文件中读取数据时，若以循环的方式读取全部数据，最后循环停止了，我们需要对文件指针进行判断， 到底是文件指针正常读取完所有内容，指向末尾遇到EOF自然停止循环；还是说文件指针在读取的过程中出现了异常错误才导致循环停止。

        这是一个有争议的话题，所以解决的方法就是对文件指针做一个if..else的判断。

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2.二进制文件的例子：

#include 
enum { SIZE = 5 };
int main(void)
{
    double a[SIZE] = {1.,2.,3.,4.,5.};
    FILE *fp = fopen("test.bin", "wb"); // 必须用二进制模式
    fwrite(a, sizeof *a, SIZE, fp); // 写 double 的数组
    fclose(fp);
 
    double b[SIZE];
    fp = fopen("test.bin","rb");
    size_t ret_code = fread(b, sizeof *b, SIZE, fp); // 读 double 的数组
 
    if(ret_code == SIZE) {
        puts("Array read successfully, contents: ");
        for(int n = 0; n < SIZE; ++n) printf("%f ", b[n]);
        putchar('\n'); 
                         }
 
      else { // error handling
       if (feof(fp))
          printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
       else if (ferror(fp)) {
           perror("Error reading test.bin");
       }
   }
 
    fclose(fp);
}

 

        fread的返回值若是小于实际要读的个数，表明二进制文件读取结束，因为二进制文件中没有EOF，只能用fread函数返回值进行判断，而读取结束的可能情况也是如上有两种： 

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 三.文件缓冲区

        ANSIC 标准采用“缓冲文件系统”处理的数据文件的，所谓缓冲文件系统是指：

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一块“文件缓冲区”。

      方向1：从内存向磁盘输出数据，会先送到内存中的缓冲区，装满缓冲区后才一起送到磁盘上。

      方向2：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（充满缓冲区），然后再从缓冲区逐个地将数据送到程序数据区（程序变量等）。

        注：缓冲区的大小根据C编译系统决定的。

        缓冲区的设计原因：

        由于CPU 与 I/O 设备间速度不匹配。为了缓和 CPU 与 I/O 设备之间速度不匹配矛盾。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。