【c语言】文件操作 万字详解

目录

一，为什么使用文件

二，什么是文件

        1，程序文件

        2，数据文件

        3，文件名

三，文件的打开和关闭

        1，文件指针

        2，文件的打开和关闭

四， 文件的顺序读写

        1，顺序读写函数介绍

        2，字符输出函数fputc

        3，字符输入函数fgetc

        4，文本行输出函数fputs

        5，文本行输入函数fgets

        6，格式化输出函数fprintf

        7，格式化输入函数fscanf

        8，二进制输出fwrite

        9，二进制输入 fread

        10，​​​​​​sprintf

        11，sscanf

五， 文件的随机读写

        1，fseek

        2，ftell

        3，rewind

六， 文本文件和二进制文件

七，文件读取结束的判定

        1，被错误使用的fefo

八，文件缓冲区

一，为什么使用文件

我们前面学习结构体时，写通讯录的程序，当通讯录运行起来的时候，可以给通讯录中增加、删除数据，此时数据是存放在内存中；

当程序退出的时候，通讯录中的数据自然就不存在了，等下次运行通讯录程序的时候，数据又得重新录入，如果使用这样的通讯录就很难受；

我们在想既然是通讯录就应该把信息记录下来，只有我们自己选择删除数据的时候，数据才不复存在；

这就涉及到了数据持久化的问题，我们一般数据持久化的方法有，把数据存放在磁盘文件、存放到数据库等方式；

使用文件我们可以将数据直接存放在电脑的硬盘上，做到了数据的持久化。

二，什么是文件

磁盘上的文件是文件。 但是在程序设计中，我们一般谈的文件有两种：程序文件、数据文件（从文件功能的角度来分类的）。

        1，程序文件

包括源程序文件（后缀为.c）,目标文件（windows环境后缀为.obj）,可执行程序（windows环境后缀为.exe）。

        2，数据文件

文件的内容不一定是程序，而是程序运行时读写的数据，比如程序运行需要从中读取数据的文件， 或者输出内容的文件

本章讨论的是数据文件。 在以前各章所处理数据的输入输出都是以终端为对象的，即从终端的键盘输入数据，运行结果显示到显示器上。

其实有时候我们会把信息输出到磁盘上，当需要的时候再从磁盘上把数据读取到内存中使用，这里处理的就是磁盘上的文件。

         3，文件名

一个文件要有一个唯一的文件标识，以便用户识别和引用。 文件名包含3部分：文件路径+文件名主干+文件后缀 例如： c:\code\test.txt 为了方便起见，文件标识常被称为文件名。

三，文件的打开和关闭

        1，文件指针

缓冲文件系统中，关键的概念是“文件类型指针”，简称“文件指针”。

每个被使用的文件都在内存中开辟了一个相应的文件信息区，用来存放文件的相关信息（如文件的名字，文件状态及文件当前的位置等）。这些信息是保存在一个结构体变量中的。该结构体类型是由系统声明的，取名FILE.

例如，VS2013编译环境提供的 stdio.h 头文件中有以下的文件类型声明：

struct _iobuf {
	char *_ptr;
	int   _cnt;
	char *_base;
	int   _flag;
	int   _file;
	int   _charbuf;
	int   _bufsiz;
	char *_tmpfname;
};
typedef struct _iobuf FILE;

不同的C编译器的FILE类型包含的内容不完全相同，但是大同小异；

每当打开一个文件的时候，系统会根据文件的情况自动创建一个FILE结构的变量，并填充其中的信息， 使用者不必关心细节；

 一般都是通过一个FILE的指针来维护这个FILE结构的变量，这样使用起来更加方便；

下面我们可以创建一个FILE*的指针变量:

FILE* pf;//文件指针变量

定义pf是一个指向FILE类型数据的指针变量；

可以使pf指向某个文件的文件信息区（是一个结构体变量）。通过该文件信息区中的信息就能够访问该文件。也就是说，通过文件指针变量能够找到与它关联的文件。

比如：

         2，文件的打开和关闭

文件在读写之前应该先打开文件，在使用结束之后应该关闭文件；

在编写程序的时候，在打开文件的同时，都会返回一个FILE*的指针变量指向该文件，也相当于建立了指针和文件的关系；

 ANSIC 规定使用fopen函数来打开文件，fclose来关闭文件。

//打开文件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
//关闭文件
int fclose ( FILE * stream );

打开方式如下：

 实例代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE * pFile;
	//打开文件
	pFile = fopen("myfile.txt", "w");
	//文件操作
	if (pFile != NULL)
	{
		fputs("fopen example", pFile);
		//关闭文件
		fclose(pFile);
	}
	return 0;
}

此文件原先是没有的，程序运行后新建了在 test.c 目录底下；

 内容也输出进去了；

四， 文件的顺序读写

        1，顺序读写函数介绍

          2，字符输出函数fputc

int fputc ( int charcter , FILE * stream); 

作用：把字符串常量character的值写到文件指针stream所指向的文件中（不包括’\0’)，若写入成功，返回值为输出的字符，否则返回EOF。

例如：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("text.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s", strerror(errno));
		return 0;
	}
	//写文件
	fputc('a', pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

此时test.c 目录底下生成test.txt文件；

 文件里存放字符‘a'；

       3，字符输入函数fgetc

int fgetc ( FILE * stream ); 

作用：从stream所指向文件中读取一个字符，赋予变量character，如果读取文件失败返回EOF。
返回类型是int，返回的是字符的ASCII码值。

例如：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("text.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s", strerror(errno));
		return 0;
	}
	//读文件
	int ch = fgetc(pf);
	if (ch != EOF)
	printf("%c", ch);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

        4，文本行输出函数fputs

int fputs ( const char * str , FILE * stream ）

作用：将srt所表示的字符串内容（不包括字符串最后的’\0’）输出到stream所指向的文件中去，若成功，返回一个非负数，否则返回EOF。

 例如：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("text.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s", strerror(errno));
		return 0;
	}
	//读文件
	fputs("hello world", pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

         5，文本行输入函数fgets

char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream ); 

作用：从stream所指向的文件中读取(n-1)个字符（第n个字符是给’\0’准备的);

放到str为其实地址的储存空间（str可以是一个字符数组的数组名），若在n-1个字符前，遇到回车关键换行符或者文件结束标志，则读取操作结束，并在读入的字符串最后加上一个’\0’字符;

如操作成功，返回str的起始地址，否则返回NULL

例如：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("text.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s", strerror(errno));
		return 0;
	}
	//读文件
	char arr[30];
	fgets(arr, 5, pf);
	printf("%s", arr);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

第五个字符是'\0'；

        6，格式化输出函数fprintf

int fprintf ( FILE * stream , const char * format ) ; 

作用：按format所给的输出格式，将……的值写入到stream所指向的文件中去;

这里我们和print对标一下，发现他和printf的参数只有一个之差，就是多了一个文件名

例如：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
struct student
{
	char name[20];
	int age;
	float weight;
};
int main()
{
	struct student s = { "changsan",20,50.0 };
	FILE* pf = fopen("text.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s", strerror(errno));
		return 0;
	}
	//写文件
	fprintf(pf, "%s %d %f", s.name, s.age, s.weight);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

          7，格式化输入函数fscanf

int fscanf ( FILE * stream , const char * format , ... ) ; 

作用：按照format所给出的输入控制符，把从stream中读取到的内容，分别赋值给变元……;

这里同样和scanf对标一下，fscanf也是只是多了一个文件参数。

例如：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
struct student
{
	char name[20];
	int age;
	float weight;
};
int main()
{
	struct student s = {0};
	FILE* pf = fopen("text.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s", strerror(errno));
		return 0;
	}
	//读文件
	fscanf(pf, "%s %d %f", s.name, &(s.age), &(s.weight));
	printf("%s %d %f", s.name, s.age, s.weight);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

          8，二进制输出fwrite

size_t fwrite ( const void * ptr , size_t size , size_t count , FILE * stream ) ; 

ptr : 数据的地址

size ：每个数据的大小

count：多少个数据

stream：文件名

例如：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
struct student
{
	char name[20];
	int age;
	float weight;
};
int main()
{
	struct student s = { "changsan",20,50.0 };
	FILE* pf = fopen("text.txt", "wb");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s", strerror(errno));
		return 0;
	}
	//二进制的方式写文件
	fwrite(&s, sizeof(struct student), 1, pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

 此时存放的就是二进制的数据；

         9，二进制输入 fread

size_t fread ( void * ptr , size_t size , size_t count , FILE * stream ) ; 

这里我们发现fread的参数和fwrite的参数是一样的;

fwrite是把大小为size个数为count的数据从ptr中写入stream;

而fread恰好是反过来的，把大小为size个数为count的数据从stream中读到prt中;

例如：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
struct student
{
	char name[20];
	int age;
	float weight;
};
int main()
{
	struct student s = { 0};
	FILE* pf = fopen("text.txt", "rb");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s", strerror(errno));
		return 0;
	}
	//二进制的形式读文件
	fread(&s, sizeof(struct student), 1, pf);
	printf("%s %d %f", s.name, s.age, s.weight);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

         10，​​​​​​​​​​​​​sprintf

int sprintf ( char * str , const char * format ) ; 

把一个格式化的数据写到字符串中；

实际上就是把一个格式化的据写成字符串；

例如：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
struct student
{
	char name[20];
	int age;
	float weight;
};
int main()
{
	struct student s = { "changsan",20,50.0 };

	char buf[100] = { 0 };
	sprintf(buf, "%s %d %f", s.name, s.age, s.weight);
	printf("%s", buf);
	return 0;
}

         11，sscanf

int sscanf ( sonst char * s , const char * format , ... ) ; 

把一个字符串中转换成一个格式化的数据；

例如：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
struct student
{
	char name[20];
	int age;
	float weight;
};
int main()
{
	struct student s = { "changsan",20,50.0 };
	struct student tmp = { 0 };

	char buf[100] = { 0 };
	//把s中的格式化数据转换成字符串放到buf中
	sprintf(buf, "%s %d %f", s.name, s.age, s.weight);
	printf("%s\n", buf);
	//把buf中的字符串转换成格式化数据放到tmp中
	sscanf(buf, "%s %d %f", tmp.name, &(tmp.age), &(tmp.weight));
	printf("%s %d %f", tmp.name, tmp.age, tmp.weight);
	return 0;
}

五， 文件的随机读写

        1，fseek

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。

int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );

 举个例子：

#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE * pFile;
	pFile = fopen("example.txt", "wb");
	fputs("This is an apple.", pFile);
	fseek(pFile, 9, SEEK_SET);
	fputs("sam", pFile);
	fclose(pFile);
	return 0;
}

先创建自动新建一个 example.txt 文件，本应输出 This is an apple ；

 实际输出 This is asampple. 

在偏移了初始位置 9 的位置开始输出了 sam ；

         2，ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

long int ftell ( FILE * stream );

 举个例子：

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE * pFile;
	long size;
	pFile = fopen("myfile.txt", "rb");
	if (pFile == NULL) perror("Error opening file");
	else
	{
		fseek(pFile, 0, SEEK_END);   // non-portable
		size = ftell(pFile);
		fclose(pFile);
		printf("Size of myfile.txt: %ld bytes.\n", size);
	}
	return 0;
}

此时偏移量为 9 ；

        3，rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置

void rewind ( FILE * stream );

六， 文本文件和二进制文件

根据数据的组织形式，数据文件被称为文本文件或者二进制文件；

数据在内存中以二进制的形式存储，如果不加转换的输出到外存，就是二进制文件；

如果要求在外存上以ASCII码的形式存储，则需要在存储前转换。以ASCII字符的形式存储的文件就是文本文件；

一个数据在内存中是怎么存储的呢？ 字符一律以ASCII形式存储，数值型数据既可以用ASCII形式存储，也可以使用二进制形式存储；

如有整数10000，如果以ASCII码的形式输出到磁盘，则磁盘中占用5个字节（每个字符一个字节），而二进制形式输出，则在磁盘上只占4个字节（VS2013测试）。

 例如：

#include<stdio.h>
int main()
{
	int a = 10000;
	FILE * pf = fopen("test.txt", "wb");
	fwrite(&a, 4, 1, pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

七，文件读取结束的判定

        1，被错误使用的fefo

牢记：在文件读取过程中，不能用feof函数的返回值直接来判断文件的是否结束；

feof 的作用是：当文件读取结束的时候，判断是读取结束的原因是否是：遇到文件尾结束。

1. 文本文件读取是否结束，判断返回值是否为 EOF （ fgetc ），或者 NULL （ fgets ）

例如：

fgetc 判断是否为 EOF 

fgets 判断返回值是否为 NULL

2. 二进制文件的读取结束判断，判断返回值是否小于实际要读的个数；

例如：

fread判断返回值是否小于实际要读的个数。

八，文件缓冲区

ANSIC 标准采用“缓冲文件系统”处理的数据文件的，所谓缓冲文件系统是指系统自动地在内存中为程序中每一个正在使用的文件开辟一块“文件缓冲区”；

从内存向磁盘输出数据会先送到内存中的缓冲区，装满缓冲区后才一起送到磁盘上；

如果从磁盘向计算机读入数据，则从磁盘文件中读取数据输入到内存缓冲区（充满缓冲区），然后再从缓冲区逐个地将数据送到程序数据区（程序变量等；

缓冲区的大小根据C编译系统决定的。

列如：

include <stdio.h>
#include <windows.h>
//VS2013 WIN10环境测试
int main()
{
 FILE*pf = fopen("test.txt", "w");
 fputs("abcdef", pf);//先将代码放在输出缓冲区
 printf("睡眠10秒-已经写数据了，打开test.txt文件，发现文件没有内容\n");
 Sleep(10000);
 printf("刷新缓冲区\n");
 fflush(pf);//刷新缓冲区时，才将输出缓冲区的数据写到文件（磁盘）
 //注：fflush 在高版本的VS上不能使用了
 printf("再睡眠10秒-此时，再次打开test.txt文件，文件有内容了\n");
 Sleep(10000);
 fclose(pf);
 //注：fclose在关闭文件的时候，也会刷新缓冲区
 pf = NULL;
 return 0;
}

这里可以得出一个结论： 因为有缓冲区的存在，C语言在操作文件的时候，需要做刷新缓冲区或者在文件操作结束的时候关闭文件；

如果不做，可能导致读写文件的问题

​​​

如有不足之处欢迎来补充交流！

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