C语言入门教程-二进制文件

二进制文件

二进制文件非常类似于结构体数组，只不过这些结构体被保存在一个磁盘文件而非内存数组中。因为是使用磁盘保存二进制文件中的结构体，所以您可以创建非常庞大数目的结构体（只受可用磁盘空间的限制）。它们还是永久性的，并且可以随时使用。惟一的缺点是磁盘存取会造成延迟。

二进制文件与文本文件有两个不同的特点：

• 您可以立即跳至文件中的任一结构体，类似于数组的随机存取。
• 您可以随时改变文件中任一处结构体的内容。

二进制文件通常还具有比文本文件更短的存取时间，因为文件记录的二进制映像是直接从内存传送至磁盘的（或相反的方向）。对于文本文件，所有数据都要反复转换成文本，而这需要花费时间。

C所支持的“结构体文件”概念十分简洁。某文件被打开后，您可以读取一个结构体，写入一个结构体，或移动至文件中的任一结构体。这种文件模型要求有一个文件指针的概念。打开文件时，指针指向0号记录（文件的第一个记录）。任何读操作都读取当前被指向的结构体，并将指针指向下一个结构体。任何写操作都向当前被指向的结构体写入数据，并将指针指向下一个结构体。移动操作将文件指针移至指定的记录。

请记住C总是将文件内容视为从磁盘读入内存或从内存写入磁盘的字节块。C使用文件指针，但指针可以指向文件中的任一字节。因此您需要自己管理好指针的位置。

下面的程序可以说明以上概念：

 

#include 

/* 任取一种文件记录结构，也可以是其他形式 */
struct rec
{
    int x,y,z;
};

/* 向文件“junk”先写入
   再读取10条随意的记录。*/
int main()
{
    int i,j;
    FILE *f;
    struct rec r;

    /* 创建一个包含10条记录的文件 */
    f=fopen("junk","w");
    if (!f)
        return 1;
    for (i=1;i<=10; i++)
    {
        r.x=i;
        fwrite(&r,sizeof(struct rec),1,f);
    }
    fclose(f);

    /* 读取这10条记录 */
    f=fopen("junk","r");
    if (!f)
        return 1;
    for (i=1;i<=10; i++)
    {
        fread(&r,sizeof(struct rec),1,f);
        printf("%d\n
",r.x);
    }
    fclose(f);
    printf("\n
");

    /* 使用fseek逆序读取10条记录 */
    f=fopen("junk","r");
    if (!f)
        return 1;
    for (i=9; i>=0; i--)
    {
        fseek(f,sizeof(struct rec)*i,SEEK_SET);
        fread(&r,sizeof(struct rec),1,f);
        printf("%d\n
",r.x);
    }
    fclose(f);
    printf("\n
");

    /* 使用fseek隔条读取记录 */
    f=fopen("junk","r");
    if (!f)
        return 1;
    fseek(f,0,SEEK_SET);
    for (i=0;i<5; i++)
    {
        fread(&r,sizeof(struct rec),1,f);
        printf("%d\n
",r.x);
        fseek(f,sizeof(struct rec),SEEK_CUR);
    }
    fclose(f);
    printf("\n
");

    /* 使用fseek读取第4条记录，
       修改记录内容并写回 */
    f=fopen("junk","r+");
    if (!f)
        return 1;
    fseek(f,sizeof(struct rec)*3,SEEK_SET);
    fread(&r,sizeof(struct rec),1,f);
    r.x=100;
    fseek(f,sizeof(struct rec)*3,SEEK_SET);
    fwrite(&r,sizeof(struct rec),1,f);
    fclose(f);
    printf("\n
");

    /* 读取10条记录
       检查第4条记录是否已被修改 */
    f=fopen("junk","r");
    if (!f)
        return 1;
    for (i=1;i<=10; i++)
    {
        fread(&r,sizeof(struct rec),1,f);
        printf("%d\n
",r.x);
    }
    fclose(f);
    return 0;
}

此程序使用了一个名为rec的结构体类型，但您也可以使用任一种结构体类型。您可以看到fopen和fclose的使用和在文本文件中是一样的。

新引入的函数是fread、fwrite和fseek。fread函数接受四个参数：

• 一个内存地址
• 读入的内存块包含的字节数
• 读入的内存块个数
• 文件变量

因此，fread(&r,sizeof(struct rec),1,f);表示：把12个字节（rec类型的大小）的内容从文件f（文件指针指向的当前位置）读入内存地址&r，共要求读入一个12字节大小的块。只要把1改成100，就可以很容易地使这条语句变为：将100个块从磁盘读入一个内存数组中。

fwrite和fread类似，只不过它是将字节块从内存写入文件中。fseek函数负责把文件指针移至文件中的某个字节。指针每次移动的距离一般都是sizeof(struct rec)的整数倍，这样指针就可以保持总是指向记录的开始处。移动指针有三种方式：

• SEEK_SET
• SEEK_CUR
• SEEK_END

SEEK_SET表示指针从文件开始处（0字节处）向后移动x个字节。SEEK_CUR表示指针从当前位置向后移动x个字节。SEEK_END表示指针从文件末尾向前移动（所以偏移量应为负数）。

上面代码中使用了多个函数选项。其中请特别注意一下用r+模式打开文件的段落。这种模式支持文件的读取和写入，即可以修改文件中的记录。程序首先把文件指针移至某个记录，然后读取这条记录内容并修改了一个成员。之后重新把指针移动指向此记录，因为刚才的读取已经更新了指针。最后把修改过的记录写回。