你知道C语言是如何处理fseek()和ftell()这两个I/O随机访问数吗？

2020-07-31 14:27:04 浏览数 (2)

这篇文章中将会讨论到：fseek()和ftell()函数的工作原理、如何使用二进制流、如何让程序可移植。

有了fseek()函数，便可把文件看作是数组，在fopen()打开的文件中直接移动到任意字节处。我们创建一个程序reverse.c演示fseek()和ftell()的用法。注意，fseek()有3个参数，返回int类型的值；ftell()函数返回一个long类型的值，表示文件中的当前位置。

/* 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;
}

下面是对一个文件的输出：

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

该程序使用二进制模式，以便处理MS-DOS文本和UNIX文件。但是，在使用其他格式文本文件的环境中可能无法正常工作。

如果通过命令行环境运行该程序，待处理文件要和可执行文件在同一个目录（或文件夹）中。如果在IDE中运行该程序，具体查找方案序因实现而异。例如，默认情况下，Microsoft Visual Studio 2012在源代码所在的目录中查找，而Xcode 4.6则在可执行文件所在的目录中查找。

1 fseek()和ftell()的工作原理

fseek()的第1个参数是FILE指针，指向待查找的文件，fopen()应该已打开该文件。

fseek()的第2个参数是偏移量（offset）。该参数表示从起始点开始要移动的距离（参见表13.3列出的起始点模式）。该参数必须是一个long类型的值，可以为正（前移）、负（后移）或0（保持不动）。

fseek()的第3个参数是模式，该参数确定起始点。根据ANSI标准，在stdio.h头文件中规定了几个表示模式的明示常量（manifest constant），如表13.3所示。

明示标量

旧的实现可能缺少这些定义，可以使用数值0L、1L、2L分别表示这3种模式。L后缀表明其值是long类型。或者，实现可能把这些明示常量定义在别的头文件中。如果不确定，请查阅实现的使用手册或在线帮助。

下面是调用fseek()函数的一些示例，fp是一个文件指针：

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

对于这些调用还有一些限制，我们稍后再讨论。

如果一切正常，fseek()的返回值为0；如果出现错误（如试图移动的距离超出文件的范围），其返回值为-1。

ftell()函数的返回类型是long，它返回的是参数指向文件的当前位置距文件开始处的字节数。ANSI-C把它定义在stdio.h中。在最初实现的UNIX中，ftell()通过返回距文件开始处的字节数来确定文件的位置。文件的第1个字节到文件开始处的距离是0，以此类推。ANSI C规定，该定义适用于以二进制模式打开的文件，以文本模式打开文件的情况不同。这也是程序reverse.c以二进制模式打开文件的原因。

下面，我们来分析程序reverse.c中的基本要素。首先，下面的语句：

 fseek(fp, 0L, SEEK_END);

把当前位置设置为距文件末尾0字节偏移量。也就是说，该语句把当前位置设置在文件结尾。下一条语句：

last = ftell(fp);

把从文件开始处到文件结尾的字节数赋给last。然后是一个for循环：

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

第1轮迭代，把程序定位到文件结尾的第1个字符（即，文件的最后一个字符）。然后，程序打印该字符。下一轮迭代把程序定位到前一个字符，并打印该字符。重复这一过程直至到达文件的第1个字符，并打印。

2 二进制模式和文本模式

我们设计的程序reverse.c在UNIX和MS-DOS环境下都可以运行。UNIX只有一种文件格式，所以不需要进行特殊的转换。然而MS-DOS要格外注意。许多MS-DOS编辑器都用Ctrl+Z标记文本文件的结尾。以文本模式打开这样的文件时，C能识别这个作为文件结尾标记的字符。但是，以二进制模式打开相同的文件时，Ctrl+Z字符被看作是文件中的一个字符，而实际的文件结尾符在该字符的后面。文件结尾符可能紧跟在Ctrl+Z字符后面，或者文件中可能用空字符填充，使该文件的大小是256的倍数。在DOS环境下不会打印空字符，程序reverse.c中就包含了防止打印Ctrl+Z字符的代码。

二进制模式和文本模式的另一个不同之处是：MS-DOS用\r\n组合表示文本文件换行。以文本模式打开相同的文件时，C程序把\r\n“看成”\n。但是，以二进制模式打开该文件时，程序能看见这两个字符。因此，程序reverse.c中还包含了不打印\r的代码。通常，UNIX文本文件既没有Ctrl+Z，也没有\r，所以这部分代码不会影响大部分UNIX文本文件。

ftell()函数在文本模式和二进制模式中的工作方式不同。许多系统的文本文件格式与UNIX的模型有很大不同，导致从文件开始处统计的字节数成为一个毫无意义的值。ANSI C规定，对于文本模式，ftell()返回的值可以作为fseek()的第2个参数。对于MS-DOS，ftell()返回的值把\r\n当作一个字节计数。

3 可移植性

理论上，fseek()和ftell()应该符合UNIX模型。但是，不同系统存在着差异，有时确实无法做到与UNIX模型一致。因此，ANSI对这些函数降低了要求。下面是一些限制。

  • 在二进制模式中，实现不必支持SEEK_END模式。因此无法保证程序清单13.4的可移植性。移植性更高的方法是逐字节读取整个文件直到文件末尾。C预处理器的条件编译指令（第16章介绍）提供了一种系统方法来处理这种情况。

  • 在文本模式中，只有以下调用能保证其相应的行为。

不过，许多常见的环境都支持更多的行为。

4 getpos()和fsetpos()函数

fseek()和ftell()潜在的问题是，它们都把文件大小限制在long类型能表示的范围内。也许20亿字节看起来相当大，但是随着存储设备的容量迅猛增长，文件也越来越大。鉴于此，ANSI C新增了两个处理较大文件的新定位函数：fgetpos()和fsetpos()。这两个函数不使用long类型的值表示位置，它们使用一种新类型：fpos_t（代表file positiontype，文件定位类型）。fpos_t类型不是基本类型，它根据其他类型来定义。fpos_t类型的变量或数据对象可以在文件中指定一个位置，它不能是数组类型，除此之外，没有其他限制。实现可以提供一个满足特殊平台要求的类型，例如，fpos_t可以实现为结构。

ANSI-C定义了如何使用fpos_t类型。fgetpos()函数的原型如下：

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

调用该函数时，它把fpos_t类型的值放在pos指向的位置上，该值描述了文件中的当前位置距文件开头的字节数。如果成功，fgetpos()函数返回0；如果失败，返回非0。

fsetpos()函数的原型如下：

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

调用该函数时，使用pos指向位置上的fpos_t类型值来设置文件指针指向偏移该值后指定的位置。如果成功，fsetpos()函数返回0；如果失败，则返回非0。fpos_t类型的值应通过之前调用fgetpos()获得。

以上就是关于C语言处理I/O的两个随机访问函数：fseek()和ftell()的相关信息了，希望对大家有所帮助。想了解更多的知识，大家可以看一下教程

C教程：https://www.zijiebao.com/c/

文章参考来源：www.toutiao.com/a6855410553498632708

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