文件操作详解

前言：首先，什么是文件？

        我们一般说，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：程序文件和数据文件。

程序文件：

包括源程序文件（后缀为.c或.cpp），目标文件（windows环境下后缀为.obj)，可执行程序（windows环境下后缀为.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的文件，或者输出内容的文件。

本文我们讨论数据文件，我们在以前所处理的数据的输入输出都是以终端为对象的，也就是我们的键盘输入和显示器输出，但是当我们需要存储信息时，我们往往会将信息输出到磁盘上，输入的数据也可以由磁盘的文件进行保存。

目录

1.文件的打开和关闭

1.1文件指针

1.2文件的打开和关闭

2.文件的顺序读写

2.1顺序读写的函数

 2.2格式化的读写操作   

fprintf，fscanf和printf，scanf

2.2.1   fprintf

 ​编辑

 2.2.1 fscanf

 2.2.3  sscanf和sprintf

2.2.4 二进制文件的读写操作 

3.文件的随机读写 

3.1  fseek函数

3.2  ftell函数

3.3  rewind函数

4.文件读取结束的判定

4.1 feof函数

 5.文件缓冲区

 6.金句省身

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1.文件的打开和关闭

1.1文件指针

       每一个被使用的文件，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，这些信息是保存在一个结构体变量中的，该结构体是由系统声明的，取名为FILE。

       每个编译器的结构体的声明大同小异， 每当我们打开一个文件时，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，而我们在使用时，一般都是以FILE 的指针来操作这个结构体变量，如：

FILE* pf;//文件指针变量

1.2文件的打开和关闭

文件应该在读写之前就打开，在使用结束后关闭文件。

我们规定使用fopen来打开文件，使用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);

 给出几点注意：

1.文件指针在打开文件时也可能会遇到出错发生打开失败的情况，所以我们在打开完文件时需要判断是否打开成功，fopen函数打开文件失败返回一个空指针，打开成功则返回一个指向该文件的文件指针，只需判断一下pf是否为空即可。

2.当我们以“w“方式打开文件时，所打开的文件如果存在，那么打开操作之后，该文件里的内容会被清空，因为本身”w“方式打开的文件就是要建立一个新文件。

3.文件名要写全，如果是当前所创建的工程的子目录下的文件，那么只写文件的相对路径，也就是只写文件名（加后缀）即可，但是如果文件不在当前的工程文件下，那么就要用绝对路径来写，中间用 \\ 间隔开来。

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("D:\\桌面\\text.txt", "w");
	if (pf == NULL)//pf的返回值可能为NULL，需要判断
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;//一定要置为NULL，避免野指针的出现
	return 0;
}

比如上面的程序运行完毕，我的桌面就会出现一个text.txt文件。

2.文件的顺序读写

2.1顺序读写的函数

流的种类：

写文件时是文件流，终端设备（屏幕）对应的是标准输出流（stdout），键盘对应的是标准输入流（stdin），屏幕上也对应着标椎错误流（stderr）；

注意这里的输入和输出是站在文件的角度来看的，也就是我们的文件和显示器都相当于一个终端，文件可以写入数据也可以读出到显示器上。

这里只是给出几个函数的使用，这部分内容在面试中不太常见，感兴趣的可以自行百度下~~

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("D:\\桌面\\text.txt", "r");
	if (pf == NULL)//pf的返回值可能为NULL，需要判断
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	//fputc('a',pf);//注意文件指针会自增，所以不必考虑pf加减,fputc函数将字符读入文件
	//fputc('b', pf);
	//printf("%c", fgetc(pf));//fgetc读取文件的字符，输出到显示器（控制台窗口）,pf指针仍然会自增,fgetc读取失败则返回-1（EOF）
	//fputs("\nhello world", pf);
    //上面的部分需要用“w”的方式进行，下面的fgets需要用“r”的方式进行
	char arr[20];
	fgets(arr, 5, pf);//只能复制一行内的4个字节，第五个字节存放 '\0'
	printf("%s\n", arr);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;//一定要置为NULL，避免野指针的出现
   


	return 0;
}

 2.2格式化的读写操作   

fprintf，fscanf和printf，scanf

2.2.1   fprintf

该函数返回的是读取成功的个数，如果失败返回EOF（-1）

struct node {
	int n;
	float m;
	char name[20];
};

int main()
{
	struct node s = { 20,3.14f,"zhangsan"};
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("D://桌面//text.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//写文件
	fprintf(pf, "%d %.6f %s", s.n, s.m, s.name);//相当于写到文件里，终端变成了文件
	//关闭文件
	fclose(pf);
	return 0;
}

 

 2.2.1 fscanf

返回值是读取成功的元素个数，读取失败则返回EOF（-1)

struct node {
	int n;
	float m;
	char name[20];
};
int main()
{
	//打开文件
	struct node s;
	FILE* pf = fopen("D://桌面//text.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	fscanf(pf, "%d %f %s", &s.n, &s.m, s.name);
	printf("%d %.6f %s", s.n, s.m, s.name);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	return 0;
}

两种方式对比下来，我们发现输出终端变了，fprintf是将数据写到文件里，fscanf是将文件里的数据写入到我们的变量中充当数据。 

当我们选择不同的流时，用法上可以直接进行类型替换，比如：

 2.2.3  sscanf和sprintf

这两个函数也是将带有格式的数据转换为几个数据或者合并为一个结构体，具体看下例子：

 这种函数对处理一些需要格式分割的数据比较好用，实际上也一般不太用，但是大家还是要了解比较好。

2.2.4 二进制文件的读写操作 

首先，我们来看二进制文件和文本文件的区别：

根据数据的形式，数据文件被称为文本文件或者是二进制文件

数据在内存中以二进制形式存储，如果不经过转换输出到外存，就是二进制文件，所以当我们查看二进制的文件内容时发现是乱码也是正常的；

如果要求外存上一ASCII码的形式存储的话就需要进行存储前转换，以ASCII码形式存储的文件就是文本文件。

那么一个数据在内存中是怎么存储的呢？

字符一律按ASCII码的形式存储，数值型数据可以按ASCII的形式存储，也可以按二进制的形式存储，比如整数10000，如果以ASCII的形式存储，那么一个字符占一个字节，如果是二进制的形式存储，那么也就是一个int所占的4个字节，当然，这也不是绝对的大小，比如存储1的时候字符型占1个字节，而二进制的还是占4个字节。

fread函数和fwrite函数

 fwrite（指针指向的要写的数据，要写的数据一个数据类型的大小，要写几个数据，流）；

struct node {
	int n;
	float m;
	char name[20];
};
int main()
{
	struct node s = { 10,3.14f,"zhanshan" };
	//打开文件
	FILE* fp = fopen("D:\\桌面\\test.txt", "wb");//文件后缀名可以随便起，wb为二进制的写操作
	if (fp == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fwrite(&s, sizeof(s), 1, fp);
	//关闭文件
	fclose(fp);
	fp = NULL;
	return 0;
}

 我们发现打印出了一些我们看不懂的字符，这是因为我们是以二进制的写的形式写入文件，但是我们以文本的形式进行查看，所以有些字符可能显示有误，那么如果我们以二进制的形式读出了正确的数据，那么就证明我们的数据写入是正确的，我们就要用fread函数实现；

 fread（原数据存放的地址，一个数据的大小，数据的个数，流）；

3.文件的随机读写 

3.1  fseek函数

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针

 这里我们的第三个参数也就是开始的位置有三种不同的选择：分别是文件开头，文件当前指针位置文件末尾

 我们知道我们的文件指针是随着读取自动向后移动的，我们只能一直往后读取文件里的内容而不能任意读取，而fseek函数则会根据开始位置和偏移量来定位文件里的元素，这使得我们可以随意的读取文件里任意位置的元素而无需考虑文件指针的位置。

还有一个点需要注意，调用fseek之后，文件指针fp的位置就会被fseek强制改变。

3.2  ftell函数

返回当前文件指针相对于文件开始的偏移量

3.3  rewind函数

让文件指针回到起始位置

功能演示： 

4.文件读取结束的判定

4.1 feof函数

 关于feof函数，我们要注意以下几点：

1.在文件读取过程中，不能用feof函数的返回值来判断文件是否结束；

 feof函数的功能是，在文件读取结束时，判断文件的读取结束是不是由于到了文件末尾才结束     的。

     1.1 文本文件文件读取是否结束是判断返回值是否为EOF(fgetc)或者是NULL(fgets);

     1.2二进制文件是判断返回值是否小于实际要读的个数，比如fread函数是看读取的元素个数是否小于实际的个数。

如果文件是因为意外结束，并非是在文件尾结束，那么ferror函数会接收返回值，我们可以用这两个函数来判断文件结束的方式是意外结束还是读到文件尾结束的；

 5.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-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。

当然我们可以通过fflush(FILE* stream);来刷新缓冲区，迫使缓冲区内的数据进入硬盘或者进入数据区。

 6.金句省身

做事，不怕速度慢，只怕原地站。人生的许多收获并不是像自动贩卖机一样投下去一个币就会立见成效，而是像农夫撒下种子，要经历春耕，夏耘，秋收，冬藏，才会还你一个硕果累累。也许有时倍感无力，请别灰心，厚积才会薄发。

                                                                                                                    ----摘自《人民日报》