C语言——文件操作详解

为什么需要文件

当我们运行游戏或者通讯录后，我们可能产生了一系列的信息，然而当我们关闭程序后，我们的信息便就此消失，为了保存上一次运行所产生的数据，我们便需要文件操作

文件的定义

磁盘上的文件是文件

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。
我们所讨论的文件操作便是针对数据文件

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

文件的打开和关闭

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.

struct _iobuf {
        char *_ptr;
        int   _cnt;
        char *_base;
        int   _flag;
        int   _file;
        int   _charbuf;
        int   _bufsiz;
        char *_tmpfname;
        };
        

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指针来维护FILE的结构变量

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。

打开和关闭的方式

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

有以下几种打开文件的方式

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	建立一个新的文件
“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

代码实例：

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

文件的顺序读写

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	所有输出流
文本行输出函数	fputs	所有输出流
格式化输入函数	fscanf	所有输出流
格式化输出函数	fprintf	所有输出流
二进制输入	fread	文件
二进制输出	fwrite	文件

实例如下：

char ch = 'a';
for (ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++)
{
	fputc(ch, pf);
}

while((ch = fgetc(pf)) != EOF)
{
	printf("%c ", ch);
}

fputc(ch, stdout);

//写文件 - 写一行
fputs("qwertyuiop\n", pf);
fputs("xxxxxxxxxx\n", pf);
fgets(arr, 4, pf);

fprintf(pf, "%s %d %lf", s.name, s.age, s.d);
fscanf(pf, "%s %d %lf", s.name, &(s.age), &(s.d));

char buf[256] = { 0 };
sprintf(buf, "%s %d %lf", s.name, s.age, s.d);
sscanf(buf, "%s %d %lf", tmp.name, &(tmp.age), &(tmp.d));

//二进制的方式写文件
fwrite(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
fread(&s, sizeof(struct S), 2, pf);

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

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

实例如下：

#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;
}

ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

long int ftell ( FILE * stream );

实例如下：

#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; 
}

rewind

使文件指针回到文件的起始位置

void rewind ( FILE * stream );

实例如下：

#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;
 }

文本文件和二进制文件

文本文件：
在外存上以ascii码的形式进行转换存储

二进制文件：
数据在内存中，以二进制的形式进行存储，不加转换的输出到外存

数据在内存中的存储方式：
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（16进制）
注意：每个不同的编译器有不同的存储形式

测试代码：

#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;
}

文件读取结束的判定

feof

feof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。不能用feof函数的返回值直接用来判断文件的是否结束。

文件读取是否结束的判定

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 。

#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);
    return 0;
}

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。

#include 
enum { SIZE = 5 };
int main(void)
{
	double a[SIZE] = {1.,2.,3.,4.,5.};
	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);
	double b[SIZE];
	fp = fopen("test.bin","rb");
	size_t ret_code = fread(b, sizeof *b, SIZE, fp); // 读 double 的数组 
	if(ret_code == SIZE) {
        puts("Array read successfully, contents: ");
        for(int n = 0; n < SIZE; ++n) printf("%f ", b[n]);
        putchar('\n');
    } 
    else 
    { // error handling
       if (feof(fp))
          printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
       else if (ferror(fp)) {
           perror("Error reading test.bin");
       }
	}
    fclose(fp);
    return 0;
}

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。

#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; 
}

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。