C语言文件知识详细讲解

文件（这里主要是数据文件）

1.为什么使用文件

比如我们学习结构体的时候，可以写一个通讯录的程序，当通讯录运行起来的时候，可以给通讯录中增加删除数据，此时数据是放在内存中的， 当程序退出时，通讯录中的数据自然就不存在了，等下次运行通讯录程序的时候，数据又得重新录入，如果使用这样的通讯录就很难受。
我们想既然是通讯录就应该把信息记录下来，只有我们自己选择删除数据的时候，数据才不存在，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由，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

磁盘上的数据就是文件，比如C盘D盘
一般谈的文件有两种：程序文件，数据文件

2.1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）。

2.2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，比如我们从a文件读取内容写到b文件里面去，这里的a文件和b文件就是数据文件

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：c:\code\test.txt
c:\code–文件路径
test–文件名主干
txt–文件后缀

3.文件指针

缓存文件系统中，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，用来存放文件相关信息（例如文件的名字，文件状态以及文件当前的位置），这些信息是保存在一个结构体变量中的，该结构体变量是由系统声明的，取名FILE，也就是说FILE是一个结构体
上述语言太官方了，换个说法就是
一旦打开文件（比如test.txt），电脑就会在内存中创建一个文件信息区，这个文件信息区跟我们这个test.txt文件时关联的，这个文件信息区就保存了这个文件的相关信息，这个文件信息区就是一个结构体变量，取名叫FILE
不同的编译器的FILE类型包含的内容不完全相同，但是大同小异
我们要创建一个文件指针（FILE* pf）指向文件信息区

4.文件的打开形式

4.1"r" ：

1 打开文件进行“只读”操作，即只能从文件读取内容。
2 若想打开的文件不存在，则打开失败。
3 成功打开文件时，文件指针位于文件开头。
4 打开文件后，不会清空文件内原有内容。
5 可从文件中任意位置读取内容。

4.2"w" ：

1 打开文件进行“只写”操作，即只能向文件写入内容。
2 若欲操作的文件不存在，则新建文件。
3 成功打开文件时，文件指针位于文件开头。
4 打开文件后，会清空文件内原有的内容。
5 可向文件中任意位置写入内容，且进行写入操作时，会覆盖原有位置的内容。

4.3"a" ：

1 打开文件进行“追加”操作，即只能向文件写入内容。
2 若欲操作的文件不存在，则新建文件。
3 成功打开文件时，文件指针位于文件结尾。
4 打开文件后，不会清空文件内原有内容。
5 只能向文件末尾追加(写)内容。

4.4"r+"：

1 打开文件进行“读写”操作，即既可读取，又可写入。
2 若欲操作的文件不存在，则打开失败。
3 成功打开文件时，文件指针位于文件开头。
4 打开文件后，不会清空文件内原有内容。
5 无论是读取内容还是写入内容，都可在文件中任意位置进行，且进行写入操作时，会覆盖原有位置的内容。

4.5"w+"：

1 打开文件进行“读写”操作，即既可读取，又可写入。
2 若欲操作的文件不存在，则新建文件。
3 成功打开文件时，文件指针位于文件开头。
4 打开文件后，会清空文件内原有的内容。
5 无论是读取内容还是写入内容，都可在文件中任意位置进行，且进行写入操作时，会覆盖原有位置的内容。

4.6"a+"：

1 打开文件进行“读写”操作，即既可读取，又可写入。
2 若欲操作的文件不存在，则新建文件。
3 成功打开文件时，文件指针位于文件结尾。
4 打开文件后，不会清空文件内原有内容。
5 读取内容时，可以在任意位置进行，但写入内容时，只会追加在文件尾部。

5.文件的顺序读写

5.1 fputc（一个字符一个字符处理）

fputc你可以理解成是一个“放”的意思，就是把你想写的字符放到文件里，通常跟它配套使用的是以写（w）的方式打开文件
记住，要想打开一个文件，你可以打开跟你这个程序一个路径下的文件，或者你输入路径全名称打开文件
例如：我编译C语言的程序就是这个project，我与project同一个路径下创建了一个test.txt文件，所以我下面的代码打开文件的时候就不用写路径全名称，直接就打开test.txt文件，如果跟我不是同一个路径，就需要文件路径+文件名主干+文件后缀

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");//打开文件
	//以写的形式打开test.txt文件
	//意思就是你想往一个test.txt的文件里面写东西，如果没有这个文件，就创建一个文件叫test.txt
	//如果之前就有test.txt文件，并且这个文件里面有东西，就把这个文件的内容清空，然后再写进去你想写的内容
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fputc('a', pf);
	fputc('b', pf);
	fputc('c', pf);
	fputc('d', pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

5.2 fgetc（一个字符一个字符处理）

fgetc你可以理解成“拿”的意思，通常跟它配套使用的是以读（r）的方式打开文件
fgetc如果读取成功，它会返回读取信息的指针，如果读取失败，会返回EOF（EOF是文件结束标志，代表文件结束）

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	//上段代码我们往文件写了abcd进去
	//这个时候，fegtc从文件读取（拿）第一个字符a
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);
	//拿成功字符a之后，指针往下走，到了b，以此类推，直到遇到了文件结束标志EOF
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

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

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

5.3 fputs（一行一行处理）

fputs你也可以理解成是一个“放”的意思，就是把你想写的字符串放到文件里，通常跟它配套使用的是以写（w）的方式打开文件

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	//测试写一行数据
	fputs("hello world\n", pf);
	fputs("hello bit\n", pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

5.4 fgets（一行一行处理）

fgets你也可以理解成“拿”的意思，把它想要的数据从文件里面拿出来，通常跟它配套使用的是以读（r）的方式打开文件

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	//测试一行数据
	char arr[20] = {0};
	fgets(arr, 5, pf);//意思就是从pf里面读5个数据放到arr数组里
	//我们通过fgets已经往文件放了hello world\n和hello bit\n
	//我们从里面读5个数据想要的预期结构是hello，可是最后程序只打印出来了hell，因为还要放一个\0
	//所以以后如果你想要读几个数据，就+1
	//如果换成fgets(arr, 20, pf)，就是从这一行读取20个数据，如果数据不够20个
	//比如这行有12个数据，那么读完了就结束了，因为是一行一行处**
	printf("%s", arr);
 	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

5.5 fprintf

fprintf在教材上说的是输出流，但是它又是写入文件的，难免会混淆含义，其实你可以这么理解，printf是输出到屏幕上，就是我们在屏幕上可以看到我们想要看到的内容
fprintf是针对于文件的，你可以理解成fprintf把内容输出到文件上，通过文件的形式看到我们想要看的，文件就相当于屏幕，都展现了我们想要看到的内容
你也可以理解成它把你想要的东西写入了文件，也就是“放”到了文件

struct S
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};

int main()
{
	struct S s = { "zhangsan", 20, 95.5 };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//格式化的写入文件
	fprintf(pf, "%s %d %f\n", s.name, s.age, s.score);
	//把s.name, s.age, s.score里面的内容，分别以%s %d %f写道pf指向的文件里面去
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

5.6 fscanf

从文件中把想要的内容拿出来，放到内存里去，这个内存你实在理解不懂你可以理解成为是一个变量，比如结构体变量

struct S
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct S s = { 0 };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//格式化的读取文件
	fscanf(pf, "%s %d %f", s.name, &(s.age), &(s.score));//s.name加不加&都行
	//从pf指向的文件里，把内容分别以%s %d %f的形式，放到 s.name, &(s.age), &(s.score)里去
	
	//打印看数据
	printf("%s %d %f\n", s.name, s.age, s.score);
	
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

5.7 stdin和stdout

代码 1：

int main()
{
	int ch = fgetc(stdin);//从键盘输入内容，然后放到ch里
	fputc(ch, stdout);//从屏幕上输出ch的内容
	return 0;
}

代码 2：

int main()
{
	struct S s = { 0 };
	fscanf(stdin, "%s %d %f", s.name, &(s.age), &(s.score));//从标准输入流（键盘）输入放到这三个变量里
	fprintf(stdout, "%s %d %f\n", s.name, s.age, s.score);//把这三个变量的内容在标准输出流（屏幕）上显示
	return 0;
}

5.8 fwrite

理解成放入（写入），跟二进制读的形式“wb”配套使用

struct S
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct S s = { "张三", 20, 98.5};
	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fwrite(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
	//fwrite（要被写的数据，要被写的元素的大小，要被写的元素的个数，要被写入文件的那个指针）

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

这时候打开文件会看不懂，因为是以二进制写的

5.8 fread

int main()
{
	struct S s = { 0};
	FILE* pf = fopen("test.txt", "rb");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	fread(&s, sizeof(struct S), 1, pf);//从pf里面读一个元素，这个元素的大小是sizeof(struct S)，放到结构体变量s里面去
	printf("%s %d %f\n", s.name, s.age, s.score);

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

scanf–从键盘上（stdin）读取格式化的数据
printf–把数据写到（输出到）屏幕上（stdout）

fscanf–针对所有输入流（比如：键盘，打开的文件）的格式化输入函数
fprintf–针对所有输出流（比如：屏幕，打开的文件）的格式化输出函数

sscanf–从一个字符串中，还原出一个格式化的数据
sprintf–把格式化的数据，存放在（转换成）一个字符串

6.文件的随机读写

6.1fseek和ftell和rewind

假设文件里面有abcdefg

int main()
{
	FILE*pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
	}
	else
	{
		一开始指针指向a
		int ch = fgetc(pf);
		printf("%c\n", ch);//读完a了，指针指向b
		ch = fgetc(pf);
		printf("%c\n", ch);//读完b了，指针指向c
		ch = fgetc(pf);
		printf("%c\n", ch);//读完c了，指针指向d

		//如果继续往下读，必然是d
		//但是我们调整一下，去读取：b
		//fseek(pf, -2, SEEK_CUR);//SEEK_CUR是当前位置（d），往前移两个指针，就是b
		fseek(pf, 1, SEEK_SET);//SEEK_SET是起始位置，往后移一个指针，也是b
		ch = fgetc(pf);
		printf("%c\n", ch);//读完b了，指针接着指向c
		printf("%d\n", ftell(pf));//ftell返回相对于其实位置的偏移量
		//这时候指针指向c了，相对于起始位置偏移2
		rewind(pf);//让文件指针回到起始位置
		ch = fgetc(pf);//这时候指针指向了a，再调用，打印出来的就是a了
		printf("%c\n", ch);//a
	}

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
数据再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

7.文件读取结束的判定

7.1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是否结束，而是应当用于当文件读取结束的时候，判断是读取失败结束，还是遇到文件结尾结束
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
3.首先文件读取结束了，结束后想知道读取结束的原因
feof–返回真，就说明是文件正常读取遇到了结束标志而结束的
ferror–返回真，就说明是文件在读取过程中出错了而结束

8.文件缓冲区

ANSIC标准采用“缓冲文件系统”处理数据文件的，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输入数据，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语言编译系统决定的。缓冲区放满（或者主动刷新缓存区）才会把数据放到硬盘区
黄色部分是a=10000（假设的一个变量）

#include 
#include 
//VS2019 WIN11 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);//10秒
	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;
}