C语言文件操作

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一、什么是文件

磁盘上的文件是文件。
文件是计算机文件属于文件的一种，与普通文件载体不同，计算机文件是以计算机硬盘为载体存储在计算机上的信息集合。

*为什么使用文件

使用文件我们可以直接将数据存放在电脑的硬盘上，做到了数据的持久化

——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：

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。

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二、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。

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三、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。

代码测试：（这里看不懂可以先看下文了解文件指针）

#include 
int main()
{
	int a = 10000;
	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
	fwrite(&a, 4, 1, pf);//二进制的形式写到文件中
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：（二进制乱码）

可以利用我从资料上找到的方法来解读：

结果展示：

四、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。

代码示例：

#include 
#include 

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;
}

在这里要着重了解fflush的作用；
在刚开始运行还未到10s时，打开文件其中没有任何数据：

等待程序运行10s之后，就会得到：

五、文件指针（重点）

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

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：

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。

FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
int fclose ( FILE * stream );

打开方式如下：

代码示例：

/* fopen fclose example */
#include 
int main ()
{
  FILE * pFile;
  pFile = fopen ("myfile.txt","w");
  if (pFile!=NULL)
 {
    fputs ("fopen example",pFile);
    fclose (pFile);
 }
  return 0;
}

打开文件的地址有两种方式：

相对路径

例如：

pFile = fopen ("myfile.txt","w");
pFile = fopen (".\\myfile.txt","w");//当前目录
pFile = fopen ("..\\myfile.txt","w");//上一级目录

绝对路径

例如：

pFile = fopen ("C:nser\\Admin\\desktop\\myfile.txt","w");

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文件的顺序读写（难点）

从流中获取字符

将字符写入流

从流中获取字符串

将字符串写入流

代码示例：

#include 

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 26; i++)
	{
		fputc('a'+i, stdout);
	}

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

此处fputc会将数据存储到data.txt这一文本文件中，图例：

还有fgetc的简单应用：

#include
int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	int ch = fgetc(stdin);
	printf("%c\n", ch);
	ch = fgetc(stdin);
	printf("%c\n", ch);
	ch = fgetc(stdin);
	printf("%c\n", ch);
	ch = fgetc(stdin);
	printf("%c\n", ch);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

fgetc会从之前的data.txt文本文件中读取字符，而且每次读取之后fgetc会指向下一个字符，从而依次读取，例如下图：

fputs代码示例：

#include
int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件 - 写一行
	fputs("hello bit\n", pf);
	fputs("hello xiaobite\n", pf);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

fputs会将读取到的两个字符串在同一行打印

将data.txt中的内容改为：

fgets会从其次读取指定大小的字符串，代码示例：

#include
int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件 - 读一行
	char arr[10] = { 0 };
	fgets(arr, 10, pf);
	printf("%s", arr);
	fgets(arr, 10, pf);
	printf("%s", arr);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

代码运行结果：

对比一组函数：

scanf/fscanf/sscanf

从stdin读取格式化数据

从流中读取格式化数据

从字符串中读取格式化数据

printf/fprintf/sprintf

将格式化数据打印到标准输出

将格式化数据写入流

将格式化数据写入字符串

fprintf代码示例：

#include
struct S
{
	int a;
	float s;
};

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
		if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	struct S s = { 100, 3.14f };
	fprintf(pf, "%d %f", s.a, s.s);

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

代码运行结果：

fscanf代码示例：

#include
struct S
{
	int a;
	float s;
};

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	struct S s = {0};
	fscanf(pf, "%d %f", &(s.a), &(s.s));

	fprintf(stdout, "%d %f", s.a, s.s);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

sprintf代码示例：

#include
struct S
{
	int a;
	float s;
	char str[10];
};

int main()
{
	char arr[30] = { 0 };
	struct S s = { 100, 3.14f, "hehe" };
	sprintf(arr, "%d %f %s", s.a, s.s, s.str);
	printf("%s\n", arr);
	return 0;
}

运行结果：

sscanf代码示例：

#include
struct S
{
	int a;
	float s;
	char str[10];
};

int main()
{
	char arr[30] = { 0 };
	struct S s = { 100, 3.14f, "hehe" };
	struct S tmp = {0};

	sprintf(arr, "%d %f %s", s.a, s.s, s.str);
	sscanf(arr, "%d %f %s", &(tmp.a), &(tmp.s), tmp.str);
	printf("%d %f %s\n", tmp.a, tmp.s, tmp.str);
	return 0;
//}

代码运行结果：


将数据块写入流

从流中读取数据块

fwrite代码演示：

#include
struct S
{
	int a;
	float s;
	char str[10];
};

int main()
{
	struct S s = { 99, 6.18f, "bit" };

	FILE* pf = fopen("data.txt", "wb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fwrite(&s, sizeof(struct S), 1, pf);

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

代码运行结果：

此处为二进制结果，所以显示乱码；但是可以调用fread读取
代码演示：

#include
struct S
{
	int a;
	float s;
	char str[10];
};

int main()
{
	struct S s = { 0 };

	FILE* pf = fopen("data.txt", "rb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	fread(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
	printf("%d %f %s\n", s.a, s.s, s.str);

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

运行结果：

文件的随机读写

fseek
根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。

重新定位流位置指示器

例子：

先将data.txt中的数据改为如下图所示：

/* fseek example */
#include 
int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	//定位文件指针到f
	fseek(pf, 5, SEEK_SET);//从起始位置开始
    int	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;

}

代码运行结果：

#include 
int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	//定位文件指针到f
	fseek(pf, -4, SEEK_END);//从末尾位置开始
    int	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;

}

运行结果：

#include 
int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	//定位文件指针到f
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//a

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//b
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//c


	fseek(pf, 2, SEEK_CUR);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：


获取流中的当前位置，（计算偏移量）

代码示例：

#include 
int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	//定位文件指针到f
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//a

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//b

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//c


	int pos = ftell(pf);
	printf("%d\n", pos);

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

将流的位置设置为开头（返回起始位置）

代码演示：

#include 
int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	//定位文件指针到f
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//a

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//b

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//c

	rewind(pf);

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//a

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

六、文件结束判定

被错误使用的 feof

牢记：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。

正确的使用：

文本文件的例子

#include 
#include 
int main(void)
{
    int c; // 注意：int，非char，要求处理EOF
    FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
    if(!fp) {
        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))
        puts("I/O error when reading");
    else if (feof(fp))
        puts("End of file reached successfully");
    fclose(fp);
}

二进制文件的例子

#include 
enum { SIZE = 5 };
int main(void)
{
    double a[SIZE] = {1.0,2.0,3.0,4.0,5.0};
    double b = 0.0;
    size_t ret_code = 0;
    FILE *fp = fopen("test.bin", "wb"); // 必须用二进制模式
    fwrite(a, sizeof(*a), SIZE, fp); // 写 double 的数组
    fclose(fp);
    fp = fopen("test.bin","rb");
    // 读 double 的数组
    while((ret_code = fread(&b, sizeof(double), 1, fp))>=1)
   {
        printf("%lf\n",b);
   }
    if (feof(fp))
        printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
    else if (ferror(fp)) {
        perror("Error reading test.bin");
   }
    fclose(fp);
    fp = NULL;
}

在这里为大家再介绍一个拷贝文件的代码：

//拷贝文件
//拷贝data1.txt 文件，产生一个新的文件data2.txt
#include
int main()
{
	FILE* pfRead = fopen("data1.txt", "r");//打开data1.txt
	if (pfRead == NULL)
	{
		perror("open file for read");
		return 1;
	}
	FILE* pfWrite = fopen("data2.txt", "w");//打开data2.txt
	if (pfWrite == NULL)
	{
		perror("open file for write");
		fclose(pfRead);
		pfRead = NULL;
		return 1;
	}
	//读写文件
	int ch = 0;
	while ((ch = fgetc(pfRead)) != EOF)//将data1.txt中的代码依次复制到data2.txt中
	{
		fputc(ch, pfWrite);
	}

	//关闭文件
	fclose(pfRead); 
	pfRead = NULL;
	fclose(pfWrite);
	pfWrite = NULL;

	return 0;
}

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总结

总之，文件操作这一章节的内容是很复杂的，希望各位能好好学习，尽快掌握；