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你知道C語言是如何處理fseek()和ftell()這兩個I/O隨機訪問數(shù)嗎？

猿友 2020-07-31 14:27:04 瀏覽數(shù) (4806)
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這篇文章中將會討論到：fseek()和ftell()函數(shù)的工作原理、如何使用二進制流、如何讓程序可移植。

有了fseek()函數(shù)，便可把文件看作是數(shù)組，在fopen()打開的文件中直接移動到任意字節(jié)處。我們創(chuàng)建一個程序reverse.c演示fseek()和ftell()的用法。注意，fseek()有3個參數(shù)，返回int類型的值；ftell()函數(shù)返回一個long類型的值，表示文件中的當前位置。

/* reverse.c -- displays a file in reverse order */
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define CNTL_Z '032'   /* eof marker in DOS text files */
#define SLEN 81
int main(void)
{
    char file[SLEN];
    char ch;
    FILE *fp;
    long count, last;


    puts("Enter the name of the file to be processed:");
    scanf("%80s", file);
    if ((fp = fopen(file,"rb")) == NULL)
    {                               /* read-only mode   */
        printf("reverse can't open %sn", file);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }


    fseek(fp, 0L, SEEK_END);        /* go to end of file */
    last = ftell(fp);
    for (count = 1L; count <= last; count++)
    {
        fseek(fp, -count, SEEK_END); /* go backward      */
        ch = getc(fp);
        if (ch != CNTL_Z && ch != 'r')  /* MS-DOS files */
            putchar(ch);
    }
    putchar('n');
    fclose(fp);


    return 0;
}

下面是對一個文件的輸出：

Enter the name of the file to be processed: Cluv .C ni eno naht ylevol erom margorp a ees reven llahs I taht kniht I

該程序使用二進制模式，以便處理MS-DOS文本和UNIX文件。但是，在使用其他格式文本文件的環(huán)境中可能無法正常工作。

如果通過命令行環(huán)境運行該程序，待處理文件要和可執(zhí)行文件在同一個目錄（或文件夾）中。如果在IDE中運行該程序，具體查找方案序因?qū)崿F(xiàn)而異。例如，默認情況下，Microsoft Visual Studio 2012在源代碼所在的目錄中查找，而Xcode 4.6則在可執(zhí)行文件所在的目錄中查找。

1 fseek()和ftell()的工作原理

fseek()的第1個參數(shù)是FILE指針，指向待查找的文件，fopen()應該已打開該文件。

fseek()的第2個參數(shù)是偏移量（offset）。該參數(shù)表示從起始點開始要移動的距離（參見表13.3列出的起始點模式）。該參數(shù)必須是一個long類型的值，可以為正（前移）、負（后移）或0（保持不動）。

fseek()的第3個參數(shù)是模式，該參數(shù)確定起始點。根據(jù)ANSI標準，在stdio.h頭文件中規(guī)定了幾個表示模式的明示常量（manifest constant），如表13.3所示。

明示標量

舊的實現(xiàn)可能缺少這些定義，可以使用數(shù)值0L、1L、2L分別表示這3種模式。L后綴表明其值是long類型?；蛘撸瑢崿F(xiàn)可能把這些明示常量定義在別的頭文件中。如果不確定，請查閱實現(xiàn)的使用手冊或在線幫助。

下面是調(diào)用fseek()函數(shù)的一些示例，fp是一個文件指針：

fseek(fp, 0L, SEEK_SET);   // go to the beginning of the file
fseek(fp, 10L, SEEK_SET);  // go 10 bytes into the file
fseek(fp, 2L, SEEK_CUR);   // advance 2 bytes from the current position
fseek(fp, 0L, SEEK_END);   // go to the end of the file
fseek(fp, -10L, SEEK_END); // back up 10 bytes from the end of the file

對于這些調(diào)用還有一些限制，我們稍后再討論。

如果一切正常，fseek()的返回值為0；如果出現(xiàn)錯誤（如試圖移動的距離超出文件的范圍），其返回值為-1。

ftell()函數(shù)的返回類型是long，它返回的是參數(shù)指向文件的當前位置距文件開始處的字節(jié)數(shù)。ANSI-C把它定義在stdio.h中。在最初實現(xiàn)的UNIX中，ftell()通過返回距文件開始處的字節(jié)數(shù)來確定文件的位置。文件的第1個字節(jié)到文件開始處的距離是0，以此類推。ANSI C規(guī)定，該定義適用于以二進制模式打開的文件，以文本模式打開文件的情況不同。這也是程序reverse.c以二進制模式打開文件的原因。

下面，我們來分析程序reverse.c中的基本要素。首先，下面的語句：

 fseek(fp, 0L, SEEK_END);

把當前位置設置為距文件末尾0字節(jié)偏移量。也就是說，該語句把當前位置設置在文件結(jié)尾。下一條語句：

last = ftell(fp);

把從文件開始處到文件結(jié)尾的字節(jié)數(shù)賦給last。然后是一個for循環(huán)：

for (count = 1L; count <= last; count++)
{
  fseek(fp, -count, SEEK_END);    /* go backward */
     ch = getc(fp);
 }

第1輪迭代，把程序定位到文件結(jié)尾的第1個字符（即，文件的最后一個字符）。然后，程序打印該字符。下一輪迭代把程序定位到前一個字符，并打印該字符。重復這一過程直至到達文件的第1個字符，并打印。

2 二進制模式和文本模式

我們設計的程序reverse.c在UNIX和MS-DOS環(huán)境下都可以運行。UNIX只有一種文件格式，所以不需要進行特殊的轉(zhuǎn)換。然而MS-DOS要格外注意。許多MS-DOS編輯器都用Ctrl+Z標記文本文件的結(jié)尾。以文本模式打開這樣的文件時，C能識別這個作為文件結(jié)尾標記的字符。但是，以二進制模式打開相同的文件時，Ctrl+Z字符被看作是文件中的一個字符，而實際的文件結(jié)尾符在該字符的后面。文件結(jié)尾符可能緊跟在Ctrl+Z字符后面，或者文件中可能用空字符填充，使該文件的大小是256的倍數(shù)。在DOS環(huán)境下不會打印空字符，程序reverse.c中就包含了防止打印Ctrl+Z字符的代碼。

二進制模式和文本模式的另一個不同之處是：MS-DOS用\r\n組合表示文本文件換行。以文本模式打開相同的文件時，C程序把\r\n“看成”\n。但是，以二進制模式打開該文件時，程序能看見這兩個字符。因此，程序reverse.c中還包含了不打印\r的代碼。通常，UNIX文本文件既沒有Ctrl+Z，也沒有\r，所以這部分代碼不會影響大部分UNIX文本文件。

ftell()函數(shù)在文本模式和二進制模式中的工作方式不同。許多系統(tǒng)的文本文件格式與UNIX的模型有很大不同，導致從文件開始處統(tǒng)計的字節(jié)數(shù)成為一個毫無意義的值。ANSI C規(guī)定，對于文本模式，ftell()返回的值可以作為fseek()的第2個參數(shù)。對于MS-DOS，ftell()返回的值把\r\n當作一個字節(jié)計數(shù)。

3 可移植性

理論上，fseek()和ftell()應該符合UNIX模型。但是，不同系統(tǒng)存在著差異，有時確實無法做到與UNIX模型一致。因此，ANSI對這些函數(shù)降低了要求。下面是一些限制。

  • 在二進制模式中，實現(xiàn)不必支持SEEK_END模式。因此無法保證程序清單13.4的可移植性。移植性更高的方法是逐字節(jié)讀取整個文件直到文件末尾。C預處理器的條件編譯指令（第16章介紹）提供了一種系統(tǒng)方法來處理這種情況。

  • 在文本模式中，只有以下調(diào)用能保證其相應的行為。

不過，許多常見的環(huán)境都支持更多的行為。

4 getpos()和fsetpos()函數(shù)

fseek()和ftell()潛在的問題是，它們都把文件大小限制在long類型能表示的范圍內(nèi)。也許20億字節(jié)看起來相當大，但是隨著存儲設備的容量迅猛增長，文件也越來越大。鑒于此，ANSI C新增了兩個處理較大文件的新定位函數(shù)：fgetpos()和fsetpos()。這兩個函數(shù)不使用long類型的值表示位置，它們使用一種新類型：fpos_t（代表file positiontype，文件定位類型）。fpos_t類型不是基本類型，它根據(jù)其他類型來定義。fpos_t類型的變量或數(shù)據(jù)對象可以在文件中指定一個位置，它不能是數(shù)組類型，除此之外，沒有其他限制。實現(xiàn)可以提供一個滿足特殊平臺要求的類型，例如，fpos_t可以實現(xiàn)為結(jié)構(gòu)。

ANSI-C定義了如何使用fpos_t類型。fgetpos()函數(shù)的原型如下：

nt fgetpos(FILE * restrict stream, fpos_t * restrict pos);

調(diào)用該函數(shù)時，它把fpos_t類型的值放在pos指向的位置上，該值描述了文件中的當前位置距文件開頭的字節(jié)數(shù)。如果成功，fgetpos()函數(shù)返回0；如果失敗，返回非0。

fsetpos()函數(shù)的原型如下：

: int fsetpos(FILE stream, const fpos_t pos);

調(diào)用該函數(shù)時，使用pos指向位置上的fpos_t類型值來設置文件指針指向偏移該值后指定的位置。如果成功，fsetpos()函數(shù)返回0；如果失敗，則返回非0。fpos_t類型的值應通過之前調(diào)用fgetpos()獲得。

以上就是關(guān)于C語言處理I/O的兩個隨機訪問函數(shù)：fseek()和ftell()的相關(guān)信息了，希望對大家有所幫助。想了解更多的知識，大家可以看一下教程

C教程：http://o2fo.com/c/

文章參考來源：www.toutiao.com/a6855410553498632708

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