C语言文件操作详解

1.为什么使用文件

我们平时写代码所记录的信息当程序退出的时候，数据自然就不存在了，等下次运行程序的时候，数据又得重新录入，如果使用这样的程序就很难受。我们在想怎样才能让信息永久记录下来，只有我们自己选择删除数据的时候，数据才不复存在呢？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。

2.什么是文件

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

2.1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）

2.2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

我们写C程序时所使用的scanf、printf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

2.3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： D:\steam\music
为了方便起见，文件标识常被称为文件名。

3.文件的打开和关闭

3.1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。该结构体类型是有系统声明的，取名FILE

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。
举个栗子，创建个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

3.2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

3.2.1 fopen库函数

FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );

3.2.1.1函数讲解

1.函数参数：filename：包含要打开的文件名的C字符串（它的值应该遵循运行环境的文件名规范，可以包含路径）
mode: 包含文件访问模式的C字符串
2.返回值：如果文件被成功打开，该函数返回一个指向file对象的指针，可用于未来操作中识别流，否则返回NULL指针
3.返回的指针可以通过调用fclose或freopen从文件中解关联。所有打开的文件在正常程序终止时自动关闭
4.头文件#include

3.2.2 fclose库函数

int fclose ( FILE * stream );

3.2.2.1函数讲解

1.函数参数：stream: 指向FILE对象的指针，该对象指定要关闭的流
2.如果流成功关闭，则返回零值。如果失败，则返回EOF
3.头文件#include

3.2.3文件打开方式

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	建立一个新的文件夹
“a”（追加）	向文本文件尾添加数据	建立一个新的文件夹
“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	建立一个新的文件夹
“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，建立一个新的文件	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，在文件尾进行都和写	建立一个新的文件

3.2.4代码运用

#include 
int main()
{
	//打开文件
	//FILE* pf = fopen("D:\\code\\test.txt", "w");//绝对路径
	//打开D盘下的code文件夹中的test.txt时，在内存中映射了一块有关此文件的文件信息区，
	//这个文件信息区的类型是FILE结构体类型，然后把地址给到pf文件指针，就可以通过pf指针来访问这块文件信息区

	FILE* pf = fopen("text.txt", "w");//相对路径（此项目中）
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//写文件
	//......

	//关闭文件
	//关闭文件就是指通过这个文件指针关闭这个文件信息区，进而关闭此文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

4.文件顺序读写

4.1函数整理

功能	函数名	适用于
字符输入函数	fgetc	所有输入流
字符输出函数	fputc	所有输出流
文本行输入函数	fgets	所有输入流
文本行输出函数	fputs	所有输出流
格式化输入函数	fscanf	所有输入流
格式化输出函数	printf	所有输出流
二进制输入	fread	文件
二进制输出	fwrite	文件

对任何一个C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
三者的类型都是 FILE*
例如：
scanf(…)等价于fscanf(stdin,…)
printf(…)等价于fprintf(stdout,…)

4.2函数介绍及运用

4.2.1 fputc库函数

int fputc ( int character, FILE * stream );

4.2.1.1函数讲解

1.函数功能：将字符顺序写入流
2.函数参数：str: 包含要写入流的内容的C字符串；stream: 指向标识输入流的FILE对象的指针
3.返回值：如果成功，则返回非负值，如果发生错误，该函数返回EOF并设置错误指示符(ferror)
4.头文件：#include

4.2.1.2代码运用

//按照顺序写字符
int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 26; i++)
	{
		fputc('a' + i, pf);
	}
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

4.2.2 fgetc库函数

int fgetc ( FILE * stream );

4.2.2.1函数讲解

1.函数功能：从流中顺序获取字符
2.函数参数：stream：指向标识输入流的FILE对象的指针
3.返回值： 如果读取正常，会返回读取到字符串的ASCII值；如果读取失败，会返回EOF
4.如果调用时流位于文件末尾，则函数返回EOF并为流设置文件末尾指示符,如果发生读错误，该函数返回EOF并为流设置错误指示符
5.头文件#include

4.2.2.2代码运用

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	int ch = 0;
	while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)
	{
		printf("%c ", ch);
	}
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf=NULL;
	return 0;
}

运行结果：

这里读取的是上述代码中写入文件的内容

4.2.3 fputs库函数

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

4.2.3.1函数讲解

1.函数功能：将字符串（文本行）顺序写入流
2.函数参数：str: 包含要写入流的内容的C字符串；stream: 指向标识输入流的FILE对象的指针
3.返回值：如果成功，则返回非负值；如果发生错误，该函数返回EOF并设置错误指示符(ferror)
4.头文件：#include

4.2.3.2代码运用

//按照顺序写文本行
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件-一行行的写
	fputs("hello\n", pf);
	fputs("world\n",pf);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

4.2.4 fgets库函数

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

4.2.4.1函数讲解

1.函数功能：从流中顺序获取字符串（文本行）
2.函数参数：str: 指针插入到一个字符数组中，读取的字符串在其中被复制；num: 要复制到str的最大字符数(包括终止的空字符，即’\0’)；stream: 指向标识输入流的FILE对象的指针。
3.返回值：如果读取正常，返回的是存放读取到的数据的地址；如果读取失败，返回的是NULL
4.如果读取字符时遇到文件结束符，则设置EOF指示符。如果在读取任何字符之前发生这种情况，则返回的指针是空指针(并且str的内容保持不变)。如果发生读错误，则设置错误指示符(ferror)并返回空指针(但str所指向的内容可能已更改)
5.每次只会读取一行，不管你从流中拿多少字符，每次只会从这一行里面拿，如果超出了这一行的元素个数，它依旧是从这一行中拿数据，不会从下一行行拿
6.头文件：#include

代码运用：

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件 -> 一行行的读
	
	//char arr[5] = "####";
	//fgets(arr, 5, pf);
	//printf("%s", arr);//打印 hell，没有o是因为后面还有个'\0',为hello\0，所以空间要给足
	
	char arr[20] = "######";
	fgets(arr, 20, pf);
	printf("%s", arr);//hello
	fgets(arr, 20, pf);
	printf("%s", arr);//world
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

这里读取的是上述代码中写入文件的内容

4.2.5 fprintf库函数

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

4.2.5.1函数讲解

1.函数功能：将格式化的数据写入流
2.函数参数：stream: 指向标识输出流的FILE对象的指针 ；format：C字符串，包含要写入流的文本。它可以有选择地包含嵌入的格式说明符，这些说明符将被后续附加参数中指定的值替换并按要求格式化
3.返回值：如果成功，则返回写入的字符总数； 如果发生写错误，则设置错误指示符(ferror)并返回负数。如果在写入宽字符时发生多字节字符编码错误，则errno设置为EILSEQ并返回负数
4.头文件：#include

4.2.5.2代码运用

//写一个结构体数据
struct S
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct S s = { "zhangmazi",20,88.8f };
	//把s中的数据写到文件中
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fprintf(pf, "%s %d %.2lf", s.name, s.age, s.score);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

4.2.6 fscanf库函数

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

4.2.6.1函数讲解

1.函数功能：从流中读取格式化的数据
2.函数参数：stream: 指向标识输入流的FILE对象的指针；format:C字符串，包含一个字符序列，该字符序列控制如何处理从流中提取的字符
3.返回值：如果读取正常，返回的是格式串中指定的数据的个数；如果读取失败，返回的是小于格式串中指定数据的个数
4.如果在读取过程中发生读取错误或到达文件末尾，则设置适当的指示符。并且，如果在成功读取任何数据之前发生任何一种情况，则返回EOF
5.头文件#include

4.2.6.2代码运用

//读取一个结构体数据
struct S
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct S s = { 0 };
	//把s中的数据写到文件中
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	fscanf(pf, "%s %d %f\n", s.name, &(s.age), &(s.score));
	printf("%s %d %f\n", s.name, s.age, s.score);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

这里读取的是上述代码中写入文件的内容

4.2.7 fwrite库函数

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

4.2.7.1函数讲解

1.函数功能：向流中写入数据块
2.函数参数：ptr: 指向要写入的元素数组的指针，转换为const void*
size: 要写入的每个元素的大小(以字节为单位)
count: 元素数量，每个元素的大小为size字节
stream: 指向指定输出流的FILE对象的指针
3.返回值： 返回成功写入的元素总数
4.如果此数字与count参数不同，则写入错误阻止函数完成。在这种情况下，将为流设置错误指示符,如果size或count为零，则函数返回零，并且错误指示符保持不变
5.头文件：#include

4.2.7.2代码运用

//二进制的形式写一个结构体的数据
struct S
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};

int main()
{
	struct S s = { "fugui",20,99.9f };
	//把s中的数据写到文件中
	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//二进制的写文件
	fwrite(&s, sizeof(s), 1, pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

4.2.8 fread库函数

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

4.2.8.1函数讲解

1.函数功能：从流中读取数据块
2.函数参数：ptr:指向内存块的指针，其大小至少为(sizecount)个字节，转换为void
size:要读取的每个元素的大小(以字节为单位)
count:元素数量，每个元素的大小为size字节
stream:指向指定输入流的FILE对象的指针
3.返回值：返回成功读取的元素总数
4.如果该数字与count参数不同，则要么发生了读取错误，要么在读取时已到达文件结束。在这两种情况下，都设置了适当的指标，可以分别用ferror和feof进行检查。如果size或count为零，则函数返回零，并且流状态和ptr所指向的内容保持不变
5.头文件：#include

4.2.8.2代码运用

//二进制的读文件
struct S
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct S s = { 0 };
	//把s中的数据写到文件中
	FILE* pf = fopen("test.txt", "rb");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//二进制的读文件
	fread(&s, sizeof(s), 1, pf);
	printf("%s %d %f\n", s.name, s.age, s.score);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：
这里读取的是上述代码中写入文件的内容

4.3对比一组函数

scanf / fscanf / sscanf
printf / fprintf / sprintf

这里来讲解一下这组函数的使用和对比

scanf：按照一定的格式从键盘输入数据
printf：按照一定的格式将数据输出（打印）到屏幕上
适用于标准输入/输入流的格式化输入/输出语句

fscanf：按照一定的格式从输入流（文件/stdin）输入数据
fprintf：按照一定的格式向输出流（文件/stdout）输出数据
适用于所有输入/输出流的格式化输入/输出语句

sscanf：从字符串中按照一定的格式读取出格式化的数据
sprintf：把个格式化的数据按照一定的格式转换成字符串

想必大家对printf和scanf已经毫不陌生了，上面讲解了fprintf和fscanf的用法，下面我来讲解一下sprintf和sscanf库函数

4.3.1 sprintf 和 sscanf库函数

4.3.1.1函数讲解

sprintf库函数：

int sprintf ( char * str, const char * format, … );
1.函数功能：写入格式化数据到字符串str中
2.返回值：如果成功，则返回写入的字符总数。此计数不包括自动附加在字符串末尾的额外空字符。如果失败，则返回负数
3.头文件：#include

sscanf库函数

int sscanf ( const char * s, const char * format, …);
1.函数功能：从字符串s中读取格式化数据
2.返回值：成功时，函数返回参数列表中成功填充的项数。在匹配失败的情况下，该计数可以匹配预期的项目数量，也可以更少(甚至为零)。如果在成功解释任何数据之前出现输入失败，则返回EOF
3.头文件：#include

4.3.1.2代码运用

struct S
{
	char name[10];
	int age;
	float score;
};

int main()
{
	char buf[100] = { 0 };
	struct S s = { "zhangsan",18,88.8f };
	//将结构体中的数据转换成字符串
	//"zhangsan 18 88.8"
	sprintf(buf, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);
	//以字符串的形式打印
	printf("%s\n", buf);

	//将buf中的字符串转换成结构体
	struct S tmp = { 0 };
	sscanf(buf, "%s %d %f", tmp.name, &(tmp.age), &(tmp.score));
	//以结构体的形式打印
	printf("%s %d %f\n", tmp.name, tmp.age, tmp.score);
	return 0;
}

运行结果：

5.文件的随机读写

5.1 fseek库函数

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

5.1.1函数讲解

1.函数功能：根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针
2.函数参数：stream:指向标识流的FILE对象的指针；offset:二进制文件:要从原点偏移的字节数；origin:作为偏移量参考的位置
3.SEEK_SET:文件的开始；SEEK_CUR:文件指针的当前位置；SEEK_END:文件的末尾
4.返回值：如果成功返回0，否则返回一个非零值
5.头文件:#incldue

5.1.2代码运用

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "rb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen():");
		return 1;
	}
	//从文件开始位置向后偏移3个字符
	fseek(pf, 3, SEEK_SET);
	//读取字符
	char ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

5.2 ftell库函数

long int ftell ( FILE * stream );
函数功能：返回文件指针相对于起始位置的偏移量

这里就不举例了，相信友友们很容易理解

5.3 rewind库函数

void rewind ( FILE * stream );
函数功能：让文件指针的位置回到文件的起始位置

6.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。
在内存中,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。

上面有以二进制的方式将数据写入文件的例子以及打开二进制文件的展现形式，在这里我就不多赘述了

7.文件读取结束的判定

7.1被错误使用的feof

int feof ( FILE * stream );
函数功能：检查文件尾指示器

切记：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

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

8.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。

上图：
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。

好了今天的内容到这里就结束了，感谢友友们一直以来的支持！