14 文件操作之文件定位与缓冲
在 C 语言的文件操作中，文件定位和缓冲是两个非常重要的概念。它们直接影响着文件的读写效率和程序的执行效率。本节将深入探讨如何在文件中进行定位，以及缓冲机制的工作原理。
文件定位
文件定位涉及到如何在打开的文件中移动文件指针。C 语言为文件定位提供了一些标准函数，最常用的函数是 fseek()、ftell() 和 rewind()。
1. fseek()
fseek() 函数用于移动文件指针到指定的位置。其函数原型如下：
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
stream：文件指针。offset：要移动的字节数。whence：基准位置，可以是：SEEK_SET：从文件头开始。SEEK_CUR：从当前位置开始。SEEK_END：从文件末尾开始。
示例：
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file == NULL) {
perror("Unable to open file");
return 1;
}
// 移动到文件开始位置
fseek(file, 10, SEEK_SET);
// 获取当前位置
long pos = ftell(file);
printf("Current position: %ld\n", pos);
// 移动到文件末尾
fseek(file, 0, SEEK_END);
pos = ftell(file);
printf("End position: %ld\n", pos);
fclose(file);
return 0;
}
在上面的例子中，我们打开一个文件并移动文件指针到第 10 个字节的位置，然后打印当前指针位置，接着我们将指针移动到文件末尾并输出其位置。
2. ftell()
ftell() 函数用于获取当前文件指针的位置，其原型如下：
long ftell(FILE *stream);
它返回当前文件指针的字节偏移量。如果出错，返回 -1。
3. rewind()
rewind() 函数用于将文件指针移动到文件开头，其原型如下：
void rewind(FILE *stream);
与 fseek() 不同，rewind() 不需要偏移参数。
示例：
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file == NULL) {
perror("Unable to open file");
return 1;
}
// 读取文件的前10个字节
char buffer[11];
fread(buffer, 1, 10, file);
buffer[10] = '\0'; // 添加字符串结束符
printf("Read first 10 bytes: %s\n", buffer);
// 重置文件指针
rewind(file);
// 读取文件的前10个字节
fread(buffer, 1, 10, file);
printf("Read first 10 bytes again: %s\n", buffer);
fclose(file);
return 0;
}
总结文件定位
- 使用
fseek()可以灵活控制文件指针的位置。 ftell()用于获取当前指针位置，而rewind()用于返回文件开头。- 文件定位在处理大文件、随机访问数据时非常有用。
文件缓冲
文件缓冲是一种提高 I/O 性能的机制。C 语言的 stdio.h 提供了缓冲文件的功能，允许 C 语言在内存中临时存储数据，从而减少对磁盘的访问次数。
缓冲类型
C 语言中的文件指针可以是三种缓冲模式之一：
- 全缓冲（Fully Buffered）：在进行大块数据 I/O 时，数据会先被存储到一个大缓冲区中，直至缓冲区满后再写入到磁盘。
- 行缓冲（Line Buffered）：输出缓冲会在每次遇到换行符时或者缓冲区满时写入数据。
- 无缓冲（Unbuffered）：每次 I/O 操作都直接访问磁盘，不使用缓冲区。
函数 setvbuf()
setvbuf() 函数用来设置文件流的缓冲模式，其原型如下：
int setvbuf(FILE *stream, char *buf, int mode, size_t size);
buf：自定义缓冲区，如果为NULL，则使用系统默认缓冲区。mode：指定缓冲模式，可以是_IOFBF（全缓冲）、_IOLBF（行缓冲）和_IONBF（无缓冲）。size：缓冲区的大小。
示例：
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("data.txt", "w");
if (file == NULL) {
perror("Unable to open file");
return 1;
}
// 设置全缓冲
char buffer[1024];
setvbuf(file, buffer, _IOFBF, sizeof(buffer));
// 写入数据
fprintf(file, "Hello, World!\n");
fprintf(file, "This is a test...\n");
fclose(file);
return 0;
}
结论
文件定位和缓冲是 C 语言文件操作中不可或缺的部分。合理地利用 fseek()、ftell()、rewind() 可以让我们高效地处理文件。而理解缓冲机制能够极大地提升 I/O 性能，尤其是在处理大量数据时。接下来的内容将会探讨如何处理文本与二进制文件，为你在文件操作的进一步探索打下基础。
