檔案結構體和檔案指標

// 在c語言中，對檔案的操作一般是用庫函式來實現的
// ANSI(美國國家標準學會)規定了標準的輸入輸出函式，用他們對檔案進行讀寫以規範和提高程式設計效率
// 每個被使用的檔案在記憶體中都會開闢一個區，用來存放檔案的有關資訊，而這些資訊都儲存在檔案結構體FILE中
// FILE 用於訪問一個流，若同時激活了幾個流，那麼每個流都有一個相應的FILE與之相關聯
// 為了在流上執行一些操作，需要呼叫一些合適的庫函式，並傳遞一個與流相關的FILE引數
// C語言定義了三個特別的檔案指標常數，標準輸入、標準輸出、標準錯誤，流的名稱分別為stdin、stdout、stderr，他們都是一個指向FILE的指標
 


typedef struct {
    short level;           //緩衝區，“滿”或“空”的程度
    unsigned flags;        //檔案狀態的標誌
    char fd;               //檔案描述符
    unsigned char hold;    //如無緩衝區不讀取字元
    short basize;          //緩衝區的大小
    unsigned char *buffer; //資料緩衝區的位置
    unsigned char *curp;   //指標當前的指向
    unsigned istemp;       //臨時檔案，指示器
 

    short token;           //用於有效性的檢驗
} FILE;

// 有了結構體FILE，我們就可以用它來定義FILE型別的變數，用來存放待處理檔案的資訊
FILE arrayf[10];

// 我們還可以定義一個檔案型別的指標，即指向檔案的指標
FILE *fp;

標準流的I/O函式

資料型別     輸入       輸出             描述
----------------------------------------------------------
字元       getchar     putchar     讀取（寫入）單個字元
文字行      fgets       fputs
 
       文字行未格式化的輸入（輸出）
           scanf       printf      文字行格式化的輸入（輸出）
----------------------------------------------------------


# include <stdio.h>
int main() {
    char ch;
    //char s[10];

    //printf("請輸入單個字元: ");
    //ch = getchar();
    //putchar(ch);

    //printf("請輸入單個字串: ");
    //fgets(s, sizeof(s)/sizeof(char), stdin);
    //fputs(s, stdout);

    printf("請輸入一個字元: ");
    scanf(" %c", &ch);
    printf("%c\n", ch);

    return 0;
}

常見檔案操作函式

開啟與關閉：fopen，fclose
讀寫字元：fgetc，fputc
讀寫字串：fgets，fputs
按資料塊讀寫：fread，fwrite
格式化讀寫：fscanf，fprintf
檔案定位：fseek，rewind，ftell
判斷檔案是否結尾：feof

fopen
函式原型：FILE * fopen(char const *name, char *mode)
相關解釋：用於開啟一個特定的檔案，並把一個流和這個檔案相關聯

fclose
函式原型：int fclose(FILE *fp)
相關解釋：用於關閉一個特定的檔案，所謂關閉就是使檔案指標變數不再指向該檔案，之後不能再通過該指標變數對檔案進行讀寫操作。
         對於輸出流，fclose函式在檔案關閉之前會重新整理緩衝區，這裡需要注意，在程式結束之前，我們一定要關閉所有已經開啟
         的檔案，否則會產生資料的丟失。比如，在向檔案寫資料時，總是先將資料存到緩衝區，待緩衝區滿後才將資料寫入檔案，
         若緩衝區未滿時程式結束，則緩衝區的資料將會丟失。使用fclose函式關閉檔案，他會將緩衝區的資料寫入檔案，然後才
         釋放檔案指標，從而可以避免檔案的丟失。fclose有一個int型別的返回值，檔案關閉成功時返回0，失敗時返回EOF(-1)

fgetc
函式原型：int fgetc(FILE *fp)
相關解釋：從指定的檔案讀取一個字元，該檔案必須是以只讀或讀寫的方式開啟的。fgetc從fp中讀出一個字元並返回這個字元的ASCII碼，
        若讀到檔案結束符，則函式返回檔案結束標誌。

fputc
函式原型：int fputc(int c, FILE *fp)
相關解釋：把一個字元寫到檔案中，若寫入成功則返回寫入字元的ASCII碼，若失敗則返回EOF。

fgets
函式原型：char * fgets(char *s, int n, FILE *fp)
相關解釋：從fp指向的檔案中讀取字元，當讀到回車符、檔案末尾、或滿n-1個字元時 就在字串末尾加上'\0'，把他們存放到字元陣列s
        中後函式返回，若在任何字元讀取錢就達到了檔案末尾，fgets就返回NULL指標（用於檢查是否到達檔案尾），否則返回s的首地址

fputs
函式原型：int * fputs(const char *s, FILE *fp)
相關解釋：向指定的檔案中輸入一個字串，若寫入成功則返回0，否則返回EOF。

fread
函式原型：unsigned fread(void *s, unsigned size, unsigned count, FILE *fp)
相關解釋：從fp指向的檔案中讀取二進位制資料塊到s陣列，函式有四個引數
        第一個引數s是從檔案中讀物資料的存放地址，
        第二個引數size是要讀的位元組數的大小，
        第三個引數count是要讀取多少個size位元組的資料，即最多允許讀取的資料塊的個數，
        第四個引數fp為指向要讀取的檔案的指標

fwrite
函式原型：unsigned fwrite(void *s, unsigned size, unsigned count, FILE *fp)
相關解釋：將二進位制資料塊s寫入到fp指向的檔案，函式有四個引數
        第一個引數s是要向檔案寫入的資料的存放地址，
        第二個引數size是要寫的位元組數的大小，
        第三個引數count是要寫多少個size位元組的資料，即最多允許寫的資料塊的個數，
        第四個引數fp為指向要寫入的檔案的指標
        返回值1表示寫入成功，0表示寫入失敗

fprintf
函式原型：int fprintf(FILE *fp, const char *format, ...)
相關解釋：fprintf函式與printf函式相似，都是格式化輸出函式，不同的是printf輸出的位置是終端，而fprintf輸出的位置是檔案

fscanf
函式原型：int fscanf(FILE *fp, const char *format, ...)
相關解釋：fscanf函式與scanf函式相似，都是格式化輸入函式，不同的是scanf輸入的位置是終端，而fscanf輸入的位置是檔案
        [注] 用fprintf和fscanf對檔案進行讀寫，在讀入時需要將ASCII碼轉化成二進位制數，在輸出時又需將二進位制數轉化為
            字元，時間開銷會比較大，因此交換資料比較頻繁的情況下最好不要用這兩個函式。

fseek
函式原型：int fseek(FILE *fp, long offset, int from)
相關解釋：FILE中有一個指向當前位置的位置指標，如果順序讀寫檔案，每次讀取一個字元，讀完一個字元之後，位置指標自動移動到下
         一個字元。此外我們可以通過函式改變這個指標的位置實現對檔案的隨機讀寫，這樣的函式就是檔案定位函式，fseek就是這
         樣一個檔案定位函式，該函式可以改變檔案的位置指標所指向位置，也就是改變下一個讀取或寫入位置。fseek有三個引數，
         第一個引數fp指向要操作檔案的指標；
         第二個引數offset是位移量，它是以起始點為基點，向前移動的位元組數；
         第三個引數from為開始定位的起始點。
         其中from的取值可以有如下三個（offset可以為負數）：
             0    SEEK_SET    定位起始點為檔案的開始
             1    SEEK_CUR    定位起始點為檔案位置指標當前的位置
             2    SEEK_END    定位起始點為檔案的末尾

rewind
函式原型：void rewind(FILE *fp)
相關解釋：rewind為檔案定位函式，作用是使檔案的位置指標重新返回到檔案的開頭，它同時清除流的錯誤提示標誌。

ftell
函式原型：long ftell(FILE *fp)
相關解釋：得到檔案指標的當前位置，用相對檔案開頭的位移量來表示，出錯時返回-1L，這個函式可以讓你儲存一個檔案的當前位置，這樣
        可以在將來再次返回到這個位置。在二進位制檔案中，返回值就是當前位置到檔案頭的位元組數；在文字檔案中，不一定是當前位置到
        檔案頭的位元組數，因為有的系統會對行末字元進行轉換。

feof
函式原型：int feof(FILE *fp)
相關解釋：用於判斷檔案是否結束，當檔案指標指向fp末尾時，函式返回真，否則返回0。

相關測試：

/**
* 複製檔案，一次讀取一個字元
*/

# include <stdio.h>
# include <stdlib.h>

int main() {
    FILE *fpr, *fpw;
    FILE * open_file(const char *, const char *);

    //開啟檔案
    fpr = open_file("/Users/zhangqingli/Desktop/test.txt", "r");
    fpw = open_file("/Users/zhangqingli/Desktop/test2.txt", "w");

    //複製原檔案內容到目標檔案，每次只讀取一個字元
    char ch;
    while ((ch=fgetc(fpr)) != EOF) {
        printf("%c", ch);
        fputc(ch, fpw);
    }

    //關閉檔案
    fclose(fpr);
    fclose(fpw);

    return 0;
}

//開啟一個檔案
FILE * open_file(const char *filename, const char *mode) {
    FILE * fp = fopen(filename, mode);
    if (fp==NULL) {
        printf("檔案開啟失敗！\n");
        exit(1);
    }
    return fp;
}



/**
* 複製檔案，一次讀取或寫入一個字串
*/

# include <stdio.h>
# include <stdlib.h>

# define BUFFER_SIZE 10

int main() {
    FILE *fpr, *fpw;
    FILE * open_file(const char *, const char *);

    //開啟檔案
    fpr = open_file("/Users/zhangqingli/Desktop/test.txt", "r");
    fpw = open_file("/Users/zhangqingli/Desktop/test2.txt", "w");

    //複製原檔案內容到目標檔案，一次複製一個字串
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    while ((fgets(buffer, BUFFER_SIZE, fpr))) {
        printf("%s", buffer);
        fputs(buffer, fpw);
    }

    //關閉檔案
    fclose(fpr);
    fclose(fpw);

    return 0;
}

//開啟一個檔案
FILE * open_file(const char *filename, const char *mode) {
    FILE * fp = fopen(filename, mode);
    if (fp==NULL) {
        printf("檔案開啟失敗！\n");
        exit(1);
    }
    return fp;
}



/**
* 從鍵盤輸入3個關於圖書的資料，存入檔案，再從檔案中取出資料，顯示到控制檯上
*/

# include <stdio.h>
# include <stdlib.h>

# define MIX_SIZE 3

struct book_info {
    char name[20];
    char author[20];
} book_array[MIX_SIZE];

FILE * open_file(const char *filename, const char *mode);
int save_book_info(const char *filename);
int display_book_info(const char *filename);

int main() {
    //初始化圖書資訊
    printf("初始化圖書的資訊如下\n");
    for (int i=0; i<MIX_SIZE; i++) {
        printf("請輸入圖書名稱：");
        scanf(" %s", book_array[i].name);
        printf("請輸入圖書的作者：");
        scanf(" %s", book_array[i].author);
    }

    //core
    const char *filename = "/Users/zhangqingli/Desktop/test.txt";
    if (save_book_info(filename)) {
        display_book_info(filename);
    }

    return 0;
}

//開啟一個檔案
FILE * open_file(const char *filename, const char *mode) {
    FILE * fp = fopen(filename, mode);
    if (fp==NULL) {
        printf("檔案開啟失敗！\n");
        exit(1);
    }
    return fp;
}

//儲存圖書資訊到檔案
int save_book_info(const char *filename) {
    FILE * fpw;

    //開啟要寫的檔案
    fpw = open_file(filename, "w");

    //將圖書資訊存入待寫入檔案
    for (int i=0; i<MIX_SIZE; i++) {
        int status = (int) fwrite(&book_array[i], sizeof(struct book_info), 1, fpw);
        if (status != 1) {
            printf("檔案寫入出錯！\n");
            return 0;
        }
    }

    //關閉檔案
    fclose(fpw);
    return 1;
}

//從檔案讀取圖書資訊到控制檯
int display_book_info(const char *filename) {
    FILE * fpr;

    //開啟要讀取的檔案
    fpr = open_file(filename, "r");

    //將檔案中的資料讀出並顯示
    for (int i=0; i<MIX_SIZE; i++) {
        fread(&book_array[i], sizeof(struct book_info), 1, fpr);
        printf("%s\t%s\n", book_array[i].name, book_array[i].author);
    }

    //檔案關閉
    fclose(fpr);
    return 1;
}


/**
* 計算一個檔案的大小
*/

# include <stdio.h>
# include <stdlib.h>

FILE * open_file(const char * filename, const char * mode);
long file_size(FILE * fp);

int main() {

    FILE * fpr = open_file("/Users/zhangqingli/Desktop/test.txt", "r");
    long length = file_size(fpr);
    printf("檔案的大小為：%ld byte\n", length);

    return 0;
}

//開啟檔案
FILE * open_file(const char * filename, const char * mode) {
    FILE * fp;

    fp = fopen(filename, mode);
    if (fp==NULL) {
        printf("檔案開啟失敗！\n");
        exit(1);
    }
    return fp;
}

//計算檔案大小
long file_size(FILE * fp) {
    long curpos, length;

    //計算檔案大小
    curpos = ftell(fp);
    fseek(fp, 0L, SEEK_END);
    length = ftell(fp);

    //恢復檔案指標到當前位置
    fseek(fp, curpos, SEEK_SET);

    return length;
}