文件的输入和输出流

一、为什么使用文件？

当我们在编写一个项目的时候，自然而然想到要把之前写入的数据保存起来。而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。此处我们就讲到如何将数据放入到磁盘文件当中。

二、什么是文件？

磁盘上的文件是文件。但是在程序设计中，
一般我们分为以下两种文件：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

• 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。此篇博客说的大部分都是数据文件。

3.文件名

文件名包含3部分：
文件路径+文件名主干+文件后缀
方便起见：文件标识称之为文件名。

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）。这些信息保存在一个结构体变量里面。

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
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:
如下：

FILE* pf;//文件指针变量

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。
要记住的是当打开文件后对数据进行处理完一定要关闭文件，否则可能会造成数据的丢失。

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

对于文件的写入和读取的方式，掌握以下几种即可：

//int main()
//{
//	//打开文件
//	FILE* pf = fopen("test3.txt", "r");
//	if (pf == NULL)
//	{
//		perror("fopen");//在a的位置
//		return 1;
//	}
//	//随机读取文件
//	int ch = fgetc(pf);//在b的位置
//	printf("%c\n", ch);
//
//	fseek(pf, 2, SEEK_CUR);
//	fssek(pf, -1, SEEK_END);//向前偏移
//	fssek(pf, 4, SEEK_SET);
//	int ch1 = getc(pf);
//	printf("%c\n", ch1);//在e的位置
//	//关闭文件
//	fclose(pf);
//	pf = NULL;
//	return 0;
//}

4.文件的顺序读写

文件的输出/写入就是将数据写入到文件当中，而文件的输入/读取就是将文件中的内容读取到内存当中。

在这里插入图片描述

以下的对于文件的读写方式的函数均要求掌握

四、fseek函数

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。文件指针顾名思义也是一个指针，它能指向一个字符串中的某个位置。它要接收的参数有：

第一个参数是文件指针的名字（流），第二个参数是文件指针向后偏移数，第三个参数是fseek函数中规定的三个选项之中的其一。
这三项中第一项是SEEK_CUR，即当前文件指针的偏移处开始向后偏移。第二项是SEEK_END，即从文件的最末尾处开始向前偏移，当然在偏移数一定要为负数才能读取文件中的内容。第三项是SEEK_SET，即从文件的最前端处开始向后偏移。举个例子：

#include 
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; }

为什么最后在记事本中打印出的结果是This is a sample.呢?原因是在第一次fputs中是把This is an apple.先放入记事本当中，当调用fseek函数时，从当前的文件指针处向后偏移9个字节，文件指针一开始默认指向的是文件的首地址处。因此向后偏移9个字节后（偏移一个字节包括空格）指向的是最后一个空格的地址处。而第二次fputs函数是将“ sam”这个内容在上次文件指针指向的地址处开始写入。因此最后程序运行的结果如图：

五、ftell函数

返回文件指针相对于起始位置的偏移量。

输入的参数为文件指针流，而返回值的类型为int，即返回的是文件指针所指向的偏移量处。

#include 
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; 
}

六、rewind函数

让文件指针回到开始的位置，

#include 
int main ()
{
  int n;
  FILE * pFile;
  char buffer [27];
  pFile = fopen ("myfile.txt","w+");
  for ( n='A' ; n<='Z' ; n++)
    fputc ( n, pFile);
  rewind (pFile);
  fread (buffer,1,26,pFile);
  fclose (pFile);
  buffer[26]='\0';
  puts (buffer);
  return 0; }

七、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）
举个例子：
是什么原因让10000用二进制的形式存储变为了10 27 00 00呢？原因是我们先将10000的二进制序列写出来，为：00000000 00000000 00100111 00010000，每四位则为一个16进制数字。则结果为00 00 27 10，但是我们的编译器是以小端的形式存储的。即数据的低位存储到内存的低地址中，数据的高位存储到高地址中。则存储的形式就为：10 27 00 00 。

八、文件读取结束的判定

在文件读取过程中，不能用feof函数的返回值直接用来判断文件的是否结束。
而是应用于当文件读取结束的时候，
①判断是读取失败结束，
②还是遇到文件尾结束。
（feof函数是判断结束过程而不是判断结束的结果）

分以下：

1. 文本文件读取是否结束，判断返回值是否为 EOF(getc)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。

1.feof函数的错误使用

在文件读取过程中，不能用feof函数的返回值直接用来判断文件的是否结束。
而是应用于当文件读取结束的时候，判断是读取失败结束，还是遇到文件尾结束。（feof函数是判断结束过程而不是判断结束的结果）

1.文本文件读取是否结束，判断返回值是否为 EOF(getc)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。

//文本文件的例子：

//int main(void) {
//	int c; // 注意：int，非char，要求处理EOF
//	FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
//	if (!fp) {  //！fp  fp是指针取反代表fp是空指针
//		perror("File opening failed");
//		return EXIT_FAILURE;
//	}
//	//fgetc 当读取失败的时候或者遇到文件结束的时候，都会返回EOF
//	while ((c = fgetc(fp)) != EOF) // 标准C I/O读取文件循环
//	{
//		putchar(c);
//	}
//		//判断是什么原因结束的
//		if (ferror(fp))	//ferror 读取失败结束
//			puts("I/O error when reading");
//		else if (feof(fp))	//feof是否是遇到文件末尾而结束
//			puts("End of file reached successfully");
//	fclose(fp);
//}

//二进制的例子
//#include 
//enum { SIZE = 5 };
//int main(void) {
//	double a[SIZE] = { 1.,2.,3.,4.,5. };
//	FILE* fp = fopen("test.bin", "wb"); // 打开一个文件wb的形式去写必须用二进制模式
//	fwrite(a, sizeof * a, SIZE, fp); // 写 double 的数组
//	fclose(fp);
//	double b[SIZE];
//	fp = fopen("test.bin", "rb");//rb的形式去读
//	size_t ret_code = fread(b, sizeof * b, SIZE, fp); // 读 double 的数组
//	if (ret_code == SIZE) {//读取正确
//		puts("Array read successfully, contents: ");
//		for (int n = 0; n < SIZE; ++n) 
//		printf("%f ", b[n]);//打印数据
//		putchar('\n');
//	}
//	else { // error handling
//		if (feof(fp))//是不是遇到文件末尾而结束
//			printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
//		else if (ferror(fp)) {//读的过程中遇到错误而结束
//			perror("Error reading test.bin");
//		}
//	}
//	fclose(fp);
//}


```bash
在

九、文件缓冲区

说到文件缓冲区，我们就自然而然想到输入缓冲区，即当一个字符一个字符从键盘上输入时，并不是直接输入到磁盘内，而是先放到输入缓冲区，而当输入缓冲区内的字符放满后，文件缓冲区才向磁盘内输入字符。

文件缓冲区也是一样的道理。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。

#include 
#include 
//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; }

我们可以测试一下这个代码，在程序第一个到fgets函数处时，立刻去打开test.txt文本文件，我们会发现里面没有内容，而我们用刷新文件缓冲区的fflush函数时再次打开test.txt文本文件时，会发现里面已经有输入的内容。则能够证实的确有文件缓冲区的存在。

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。