C语言进阶笔记（十一） | 文件操作（详解）
目录
什么是文件
程序文件
数据文件
数据文件类型
文件名
文件缓冲区
检测缓冲区存在的代码
文件指针
文件的打开和关闭
文件打开函数fopen
文件关闭函数fclose
文件操作方式
代码演示
文件的顺序读写
字符输出函数 - fputc
代码演示
代码效果
用fputc写入标准输出流 - stdout
文本行输出函数 - fputs
代码演示
代码效果
字符输入函数 - fgetc
代码演示
用fgetc读取标准输入 - stdin - 键盘
文本行输入函数 - fgets
代码演示
格式化输出函数 - fprintf
代码演示
代码效果
格式化输入函数 - fscnaf
代码演示
二进制输出函数 - fwrite
代码演示
代码效果
二进制输入函数 - fread
代码演示
文件的随机读写
fseek
ftell
rewind
代码演示
文件结束判定
feof
ferror
代码演示
什么是文件
磁盘上的文件是文件。
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
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）。
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。
我们这里讨论的是数据文件。
在以前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文件。
数据文件类型
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。
一个数据是怎么在文件中储存的呢？
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），而以二进制形式输出，则在磁盘上占4个字节。
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。
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。
检测缓冲区存在的代码
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
fputs("abcdef", pf);
printf("睡眠10秒，虽然已经写入数据，但打开test.txt会发现没有内容\n");
Sleep(10000);
printf("刷新缓冲区\n");
fflush(pf);//刷新缓冲区，会将缓冲区的数据写入文件（磁盘）
//fflush可能在高版本的VS不能使用
printf("再睡眠10秒，此时打开文件，会发现有内容了\n");
Sleep(10000);
fclose(pf);//关闭文件时，也会刷新缓冲区
pf = NULL;
return 0;
} 
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。
该结构体类型是有系统声明的，取名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。
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。
文件的打开和关闭
了解了文件指针，那么文件如何打开呢？
文件打开函数fopen
函数定义：FILE *fopen( const char *filename, const char *mode );
头文件：
filename 为所指定文件的名称
mode 为文件的操作方式
文件关闭函数fclose
函数定义：int fclose( FILE *stream );
头文件：
stream 指向指定要关闭的流的文件对象的指针。
ANSIC 规定使用fopen函数来打开文件，fclose来关闭文件。
而流是个抽象的概念，程序通过流来控制文件、屏幕、硬盘等，
C语言程序，只要运行起来，就会默认打开3个流：
stdin - 标准输入流 - 键盘
stdout - 标准输出流 - 屏幕
stderr - 标准错误流 - 屏幕
对于流这里不多做解释，大家有兴趣可以查阅资料详细了解。
文件操作方式
| 文件使用方式 | 含义 | 如果指定文件不存在 |
| “r”（只读） | 为了输入数据，打开一个已经存在的文本文件 | 出错 |
| “w”（只写） | 为了输出数据，打开一个文本文件 | 建立一个新的文件 |
| “a”（追加） | 向文本文件尾添加数据 | 出错 |
| “rb”（只读） | 为了输入数据，打开一个二进制文件 | 出错 |
| “wb”（只写） | 为了输出数据，打开一个二进制文件 | 建立一个新的文件 |
| “ab”（追加） | 向一个二进制文件尾添加数据 | 出错 |
| “r+”（读写） | 为了读和写，打开一个文本文件 | 出错 |
| “w+”（读写） | 为了读和写，建议一个新的文件 | 建立一个新的文件 |
| “a+”（读写） | 打开一个文件，在文件尾进行读写 | 建立一个新的文件 |
| “rb+”（读写） | 为了读和写打开一个二进制文件 | 出错 |
| “wb+”（读写） | 为了读和写，新建一个新的二进制文件 | 建立一个新的文件 |
| “ab+”（读写） | 打开一个二进制文件，在文件尾进行读和写 | 建立一个新的文件 |
代码演示
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
int main()
{
//相对路径打开文件
//FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
//绝对路径打开文件
//FILE* pf = fopen("E:\C语言\进阶\test.19 21_9_19 C语言文件操作\test.txt", "r");//err
FILE* pf = fopen("E:\\C语言\\进阶\\test.19 21_9_19 C语言文件操作\\test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");//若打开失败，打印失败原因信息
return 1;
}
//使用
//...
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 文件的顺序读写
头文件：
| 函数名 | 功能 | 适用于 |
| fgetc | 字符输入函数 | 所有输入流 |
| fputc | 字符输出函数 | 所有输出流 |
| fgets | 文本行输入函数 | 所有输入流 |
| fputs | 文本行输出函数 | 所有输出流 |
| fscanf | 格式化输入函数 | 所有输入流 |
| fprintf | 格式化输入函数 | 所有输出流 |
| fread | 二进制输入 | 文件 |
| fwrite | 二进制输出 | 文件 |
字符输出函数 - fputc
函数定义：int fputc(int c, FILE* stream);
功能：以文本写入文件一个字符
成功返回非负值；失败返回EOF，即-1 因为有-1，所以用int类型返回
代码演示
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fputc('a', pf);
fputc('abc', pf);//只能写入一个字符，多个取最后一个
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
代码效果
会先在此源文件所在路径下查找 test.txt 文件，若有，则清空文件内容，写入abcd；若没有，则自动创建一个 test.txt 文件，并写入abcd。
用fputc写入标准输出流 - stdout
include
int main()
{
fputc('a',stdout);//a
//效果与 printf("%c",'a'); 相同
return 0;
} 
文本行输出函数 - fputs
函数定义：int fputs(const char* string, FILE* stream);
功能：以文本写入文件一个字符串
成功返回非负值；失败返回EOF，即-1
代码演示
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fputs("ab", pf);
fputs("cd""ef", pf);//多个字符串，全部正常写入
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 代码效果
用fputs函数写入标准输出流类比fputc函数。
字符输入函数 - fgetc
函数定义：int fgetc(FILE* stream);
功能：从文件读取一个字符
正常读取，返回读取到字符的ASCLL码值；正常读取结束，返回EOF
代码演示
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
int c = fgetc(pf);
printf("%c\n", c);//a
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 
用fgetc读取标准输入 - stdin - 键盘
include
int main()
{
int ret = fgetc(stdin);//abcde
printf("%c ", ret);//a
ret = fgetc(stdin);
printf("%c ", ret);//b
ret = fgetc(stdin);
printf("%c ", ret);//c
return 0;
} 
文本行输入函数 - fgets
函数定义：char* fgets(char* string, int n, FILE* stream);
功能：从文件读取n个字符的字符串
正常读取，返回字符串的起始地址；正常读取结束，返回NULL
代码演示
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
char arr[10] = { 0 };
char* ret = fgets(arr, 3, pf);//只读取2个字符，最后一个位置留给'\0'
printf("%s\n", arr);//ab
printf("%s\n", ret);//ab
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
用fgets函数读取标准输入类比fgetc函数。
格式化输出函数 - fprintf
函数定义：int fprintf(FILE * stream, const char* format[, argument]...);
功能：以文本写入文件格式化数据
代码演示
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
struct S
{
char arr[10];
int n;
float sc;
};
int main()
{
struct S s = { "abcd",10,5.5f };
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fprintf(pf, "%s %d %f", s.arr, s.n, s.sc);
//将 pf 替换成 stdout 等价于printf
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 代码效果
格式化输入函数 - fscnaf
函数定义：int fscanf(FILE* stream, const char* format[, argument]...);
功能：从文件读取格式化数据
代码演示
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
struct S
{
char arr[10];
int n;
float sc;
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fscanf(pf, "%s %d %f", s.arr, &(s.n), &(s.sc));
//将 pf 替换成 stdin 等价于scanf
printf("%s %d %f", s.arr, s.n, s.sc);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 以上函数适用所有流，写入的是文本信息。
以下函数适用于文件，写入的是二进制信息。
二进制输出函数 - fwrite
函数定义：size_t fwrite(const void* buffer, size_t size, size_t count, FILE* stream);
功能：以二进制写入文件数据
count为要读取的最大项目数
代码演示
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
struct S
{
char arr[10];
int n;
float sc;
};
int main()
{
struct S s = { "abcd",10,5.5f };
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fwrite(&s, sizeof(struct S), 1, pf);//写入的是二进制信息，看不懂，但是fread能看懂
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
代码效果
我们会发现字符串以文本形式写进文件和以二进制形式写进文件，内容一样，但是别的数据以二进制写入文件我们就看不懂了。
不过虽然我们看不懂，但是但是 fread函数 能看懂。
二进制输入函数 - fread
函数定义：size_t fread( void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );
功能：从文件中读取count个大小为size个字节的数据到buffer
正常读取，返回实际读取的完整元素的个数；若发现返回值小于实际要读的个数，这就是最后有一次读取。
代码演示
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
struct S
{
char arr[10];
int n;
float sc;
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fread(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
printf("%s %d %f", s.arr, s.n, s.sc);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 
文件的随机读写
fseek
函数定义：int fseek( FILE *stream, long offset, int origin );
偏移量 起始位置
正 右偏 SEEK_CUR 当前位置
负 左偏 SEEK_END 起始位置
SEEK_SET 末尾位置
头文件：
功能：根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针
ftell
函数定义：long ftell( FILE *stream );
头文件：
功能：返回文件指针相对于起始位置的偏移量
rewind
函数定义：void rewind( FILE *stream );
头文件：
功能：让文件指针的位置回到文件的起始位置
代码演示
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//abcd
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fseek(pf, 2, SEEK_SET);//a -> c
int ret = ftell(pf);
printf("%d\n", ret);//2
int ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);//c
ret = ftell(pf);
printf("%d\n", ret);//3
rewind(pf);
ret = ftell(pf);
printf("%d\n", ret);//0
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 
文件结束判定
feof
函数定义：int feof( FILE *stream );
头文件：
功能：当文件读取结束的时候，判断结束原因（正常结束还是出错），正常结束返回非0值，出错返回0。
注意：易错用feof函数的返回值直接用来判断文件的是否结束，读写文件结束的判定其实是根据函数返回值判断的。
ferror
函数定义：int ferror( FILE *stream );
头文件：
功能：当文件读取结束的时候，判断结束原因（正常结束还是出错），出错返回非0值，正常结束返回0。
代码演示
把test.txt文件拷贝一份，生成test2.txt
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include
int main()
{
FILE* pfr = fopen("test.txt", "r");
if (pfr == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
FILE* pfw = fopen("test2.txt", "w");
if (pfw == NULL)
{
fclose(pfr);
pfr = NULL;
perror("fopen");
return 1;
}
int ch = 0;
while ((ch = fgetc(pfr)) != EOF)//fgetc返回值为EOF时，文件读取结束或读取失败
{
//写文件test2.txt
fputc(ch, pfw);
}
//判断结束原因
if (feof(pfr))
printf("遇到文件结束标志，正常结束\n");
else if (ferror(pfr))
printf("文件读取失败结束\n");
//关闭文件
fclose(pfr);
pfr = NULL;
fclose(pfw);
pfw = NULL;
return 0;
} 
