文件操作进阶：高级文件处理与随机访问

### 文件操作进阶：高级文件处理与随机访问 #### 高级文件打开模式 在掌握了文件读写的基础知识后，有几个更深入的主题值得探索。首先，我们来看看一些额外的文件打开模式。 除了常见的 “r”（只读）和 “w”（只写，会清空原文件内容）模式外，还有 “a”（追加）模式，它类似于 “w” 模式，但不会擦除任何现有数据。每种模式都有对应的更新模式，即在模式后面加上一个加号（+）。“r+”、“w+” 和 “a+” 这三种更新模式允许你同时对文件进行读写操作。 下面的表格总结了每种基本文件打开模式的规则： | 模式 | 命名文件必须已存在 | 现有文件内容会丢失 | 可读 | 可写 | 写入从文件末尾开始 | | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | | "r" | 是 | 否 | 是 | 否 | 否 | | "w" | 否 | 是 | 否 | 是 | 否 | | "a" | 否 | 否 | 否 | 是 | 是 | | "r+" | 是 | 否 | 是 | 是 | 否 | | "w+" | 否 | 是 | 是 | 是 | 否 | | "a+" | 否 | 否 | 是 | 是 | 是 | 提示：大多数 `fopen()` 函数的实现，包括 OS X 中的实现，允许你在 “w” 或 “a” 模式后面加上 “x”，如 "w+x"。这个修饰符会防止在文件已经存在的情况下打开文件。当你想使用 “w” 模式创建一个全新的文件，但又不想意外删除现有文件时，这个修饰符非常有用。 #### 随机文件访问 到目前为止，之前的例子都将文件视为一个连续的字节流。当从文件中读取数据时，通常从文件开头开始，逐个字节或按较大的块读取，直到文件末尾。这种顺序访问方式在你想一次性读写整个文件时效果很好。但还有另一种模式——随机访问。 标准库提供了一组函数，让你可以将文件位置指示器重新定位到文件内的任何位置，这样你接下来的读写操作就会在你指定的位置进行。 例如，假设有一个文件包含 100 个 `int` 类型的数据，每个 `int` 占 4 个字节，那么文件总长度为 400 字节。如果你想获取文件中的第 10 个 `int`，使用顺序访问模式，你需要进行 10 次读取操作才能将第 10 个 `int` 读入内存。而使用随机访问模式，你可以先计算出第 10 个 `int` 在文件中的起始位置，然后直接跳转到该位置读取这个 `int`。为了将文件位置指示器移动到第 10 个 `int` 之前，你需要跳过前 9 个 `int`（9 * 4 = 36 字节）。 #### 使用随机访问函数 为了实现随机访问文件，你需要了解一些有用的函数。`fseeko()` 函数可以将文件位置指示器移动到你指定的偏移位置，相对于文件开头、当前文件位置或文件末尾。 ```c int fseeko( FILE *fp, off_t offset, int whence ); ``` - 第一个参数是 `FILE` 指针。 - 第二个参数是文件位置偏移量。 - 第三个参数可以是 `SEEK_SET`、`SEEK_CUR` 或 `SEEK_END`。`SEEK_SET` 表示文件开头，`SEEK_CUR` 表示当前位置，`SEEK_END` 表示文件末尾（这种情况下你可能需要使用负偏移量）。 #### DinoEdit 项目示例 DinoEdit 项目是一个简单的随机文件访问示例。它允许你编辑存储在名为 “My Dinos.data” 文件中的一系列恐龙名称。每个存储在该文件中的名称占用 20 个字符的空间。文件中包含一个值（或一组相关值）的部分通常称为记录。每个记录在 “My Dinos.data” 文件中的位置很容易计算：将记录编号乘以 20。该位置的字节以及接下来的 19 个字节包含一个恐龙名称。 以下是使用 DinoEdit 项目的步骤： 1. 打开 Learn C Projects 文件夹，进入 11.03 - DinoEdit 文件夹，打开 DinoEdit.xcodeproj 文档。 2. 在该文件夹中找到 “My Dinos.data” 文件，将其移动或复制到桌面。 3. 运行 DinoEdit 程序，它会计算 “My Dinos.data” 文件中恐龙名称的数量，并提示你输入要编辑的恐龙编号。 - 输入范围为 1 到 5（输入 0 退出，输入 “a” 添加新记录）。 - 如果你没有 “My Dinos.data” 文件的副本，程序仍然可以运行，但你需要手动输入所有名称。运行程序并输入 “a” 然后按回车键，接着输入一个新的恐龙名称（最长 20 个字符），再按回车键。重复此操作三到四次，以便在文件中存储一些名称。 4. 例如，如果你输入数字 3，DinoEdit 会从文件中获取第三个恐龙名称，并要求你输入一个新名称来替换它。 - 你可以选择不替换名称，直接按回车键即可。 5. 无论是否替换名称，DinoEdit 都会循环提示你输入另一个恐龙编号。再次输入相同的编号，你可以验证文件中的更改是否生效。 #### DinoEdit 源代码解析 ##### DinoEdit.h 文件 ```c #define kDinoRecordSize 20 #define kMaxLineLength 100 #define kDinoFileName "My Dinos.data" ``` `kDinoRecordSize` 定义了每个恐龙记录的长度。`kMaxLineLength` 定义了用于读取新恐龙名称的字符数组的长度。`kDinoFileName` 是恐龙文件的名称。 ##### main.c 文件 ```c #include <stdlib.h> #include <stdio.h> #include <sys/stat.h> #include <string.h> #include <stdbool.h> #include <string.h> #include <ctype.h> #include <pwd.h> #include <unistd.h> #include "DinoEdit ```