C语言：文件操作
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1. 为什么使用文件
2. 什么是文件
文件分类：
程序文件
数据文件
二者区别
文件名
3. 文件的使用
3.1文件指针
3.2文件的打开和关闭/文件的顺序读写
文件的使用方式
文件的顺序读写
结合实例：
1.fopen/fclose/ " r "
2.fputc 输出操作/ "w"
3.fgetc 输入操作
4.fputs 输出函数/fgets 输入函数
5.fprintf/fscanf
6.sprintf/sscanf
7.对比scanf/fscanf/sscanf/printf/fprintf/sprintf
8.二进制读写文件(fread/fwrite)
4. 文件的随机读写
4.1 fseek
4.2 ftell
4.3 rewind
5. 文本文件和二进制文件
6. 文件读取结束的判定
被错误使用的feof
文本文件的例子：
二进制文件的例子：
7. 文件缓冲区
1. 为什么使用文件
例如：当通讯录运行起来的时候，可以给通讯录中增加、删除数据，此时数据是存放在内存中，当程序退出的时候，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。
我们在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。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与普通文件载体不同，文件是以硬盘为载体存储在计算机上的信息集合，文件可以是文本文档、图片、程序等等。文件通常具有点+三个字母的文件扩展名，用于指示文件类型（例如，图片文件常常以KPEG格式保存并且文件扩展名为.jpg）。
将数据放入文件中，相比代码程序中堆栈上的数据，其优点在于可以随时做到需要时添加、舍弃时删除，数据可以持久化。
2. 什么是文件
文件分类
文件分为两种： 程序文件和数据文件
程序文件和数据文件是计算机中不同类型的文件，它们有着不同的作用和用途。
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）。
程序文件是包含了可以被计算机执行的指令的文件。它们通常是由程序员使用编程语言编写的，用于实现特定的功能或任务。程序文件可以包括源代码文件、可执行文件、动态链接库等。它们被用于定义算法、逻辑和操作，以及处理和操作数据。程序文件可以被计算机加载和执行，从而实现所描述的功能。
数据文件
包括程序运行时所读写的数据。本篇所涉及的就是数据文件。
数据文件用于存储和组织数据。它们可以包含各种类型的数据，如文本、图像、音频、视频等。数据文件通常是由程序生成或者用户创建的，用于存储和传输数据。数据文件可以被程序读取、写入和处理，以实现各种数据操作。数据文件的格式可以是结构化的（如数据库文件）或非结构化的（如文本文件、图像文件）。
二者区别
程序文件是用于定义和实现计算机功能的指令文件，而数据文件是用于存储和组织数据的文件。程序文件驱动计算机执行特定的操作，而数据文件包含被程序处理的实际数据。
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
3. 文件的使用
文件的操作一般分三步：1.打开文件；2.读/写；3.关闭文件
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.
文件指针使用：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。底层原理：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：文件名、文件状态、文件位置等），这些信息被保存到一个结构体中，系统为其声明为FILE，每当打开一个文件的时候，系统就会根据情况自动创建一个FILE结构的变量，并且通过FILE*的指针来维护这个结构。
3.2文件的打开和关闭/文件的顺序读写
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
//打开文件 filename:文件名 mode：文件打开模式
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
//关闭文件
int fclose ( FILE * stream );文件的使用方式
| 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(会将之前存在的内容销毁) | 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 |
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 | fprintf | 所有输出流 |
| 二进制输入 | fread | 文件 |
| 二进制输出 | fwrite | 文件 |
结合实例
1.fopen/fclose/ " r "
#include
int main()
{
//打开文件
//使用fopen打开文件时，就会创建一个相关的文件信息区，
//同时返回文件信息区的起始地址->pf (FILE*)
FILE* pf = fopen("test.txt","r");
//test.txt为文件路径，如果该文件不在相关项目文件夹中要输入相关文件路径
//返回值：每个这些函数返回一个指向已打开文件的指针。遇到错误返回一个空指针
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//读文件
//...
//关闭文件
fclose(pf);//与free相似
pf = NULL;
return 0;
}
//此处为读取函数，若相关项目中五该文件，将通过perror函数进行报错 2.fputc 输出操作/ "w"
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//写文件-输出操作
//abcdef
char ch = 'a';
for (ch = 'a';ch <= 'z';ch++)
{
fputc(ch, pf);
//按照一定顺序往前放
}
// 关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 
3.fgetc 输入操作
返回值：
fgetc 和 _fgetchar 函数将读取的字符作为int类型返回，或者返回EOF来指示错误或文件结束。fgetwc 和 _fgetwchar 函数将读取的字符对应的宽字符作为wint_t类型返回，或者返回EOF来指示错误或文件结束。对于这四个函数，使用feof或ferror函数来区分错误和文件结束的情况。对于fgetc和fgetwc函数，如果发生读取错误，流的错误指示器将被设置。
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//读文件-输入操作
int ch = 0;
// fgetc:遇到文件错误或文件末尾返回EOF
while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)//举例中已放入abcdef....
{
printf("%c ", ch);
}
// 关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 
只要有一个C程序运行起来，这三个流默认是打开的
标准输入流 stdin 键盘
标准输出流 stdout 屏幕
标准错误流 stderr 屏幕
#include
int main()
{
int ch = fgetc(stdin);// 从键盘获取
fputc(ch, stdout);//输出
return 0;
} 
4.fputs 输出函数/fgets 输入函数
//fputs
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fputs("qwertyuiop\n", pf);
fputs("**********\n", pf);
// 关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
//fgets
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
char arr[256] = { 0 };
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//读文件-读一行
fgets(arr, 255, pf); //fgets 最多读n-1个空间 255->读254
printf("%s",arr);//qwertyuiop
fgets(arr, 255, pf);
printf("%s", arr);//**********
// 关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 
5.fprintf/fscanf
//fprintf
#include
struct S
{
char name[20];
int age;
double d;
};
int main()
{
struct S s = { "张三",20,95.5 };
FILE* pf = fopen("test2.txt","w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//写文件
fprintf(pf, "%s %d %lf", s.name, s.age, s.d);//存入文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 
//fscanf
#include
struct S
{
char name[20];
int age;
double d;
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
FILE* pf = fopen("test2.txt","r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//读文件
fscanf(pf,"%s %d %lf" ,s.name, &(s.age), &(s.d));
//从流里读取数据(%s %d %lf)放到 s.name, s.age, s.d的成员里
printf("%s %d %lf", s.name, s.age, s.d);
printf("\n");
fprintf(stdout, "%s %d %lf", s.name, s.age, s.d);//打印到屏幕上
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 
6.sprintf/sscanf
sprintf 把一个格式化的数据转换成字符串
#include
struct S
{
char name[20];
int age;
double d;
};
int main()
{
char buf[256] = { 0 };
struct S s = { "张三", 20, 95.5 };
sprintf(buf,"%s %d %lf",s.name,s.age,s.d);
printf("%s\n",buf);
return 0;
} 
sscanf 把一个字符转换成格式化的数据
#include
struct S
{
char name[20];
int age;
double d;
};
int main()
{
char buf[256] = { 0 };
struct S s = { "张三", 20, 95.5 };
struct S tmp = { 0 };
sprintf(buf,"%s %d %lf",s.name,s.age,s.d);
printf("%s\n",buf);
//从buf字符串中提取结构体数据
sscanf(buf, "%s %d %lf", tmp.name, &(tmp.age), &(tmp.d));
printf("%s %d %lf", tmp.name, tmp.age, tmp.d);//格式化形式激活
return 0;
} 7.对比scanf/fscanf/sscanf/printf/fprintf/sprintf
| scanf | 格式化输入的函数 |
| printf | 格式化输输出的函数 |
| fscanf | 针对所有输入流的格式化输入的函数 |
| fprintf | 针对所有输出流的格式化输出函数 |
| sscanf | 把一个字符串转换成格式化数据 |
| sprintf | 把一个格式化的数据转换成字符串 |
8.二进制读写文件(fread/fwrite)
fwrite 写文件
size_t fwrite( const void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );
buffer：数据来源
size： 元素大小
count：要写入的最大项目数
#include
struct S
{
char name[20];
int age;
double d;
};
int main()
{
struct S s = { "张三",20,95.5 };
//写文件-二进制的方式写
FILE* pf = fopen("test3.txt", "wb");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//二进制的方式写文件
fwrite(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
fread 读文件
size_t fread( void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );
将stream(流)中的内容读到，放到buffer里
#include
struct S
{
char name[20];
int age;
double d;
};
int main()
{
struct S s = { "张三",20,95.5 };
//写文件-二进制的方式写
FILE* pf = fopen("test3.txt", "rb");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//二进制的方式写文件
fread(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
printf("%s %d %lf\n", &(s.name), &(s.age), &(s.d));
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
4. 文件的随机读写
4.1 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 );offset: 偏移量
origin : 起始位置，填以下三个
SEEK_CUR -文件指针当前的位置
SEEK_END- 文件末尾的位置
SEEK_SET- 文件开始位置
#include
int main()
{
// 文件中存放了abcdef
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//随机读
int ch = fgetc(pf);//a
printf("%c\n", ch);
ch = fgetc(pf);//b
printf("%c\n", ch);
fseek(pf, 2, SEEK_CUR);//向后便宜2字符
//-1为向后偏移
ch = fgetc(pf);//e
printf("%c\n", ch);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 
4.2 ftell
返回文件指针相对于起始位置的偏移量
long int ftell ( FILE * stream );
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fputc('a', pf);
fputc('a', pf);
fputc('a', pf);
fputc('a', pf);
fseek(pf, -3, SEEK_CUR);
fputc('A', pf);
long pos=ftell(pf);//2 记录此时的偏移量
printf("%ld\n", pos);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 4.3 rewind
让文件指针的位置回到文件的起始位置
void rewind( FILE *stream );
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fputc('a', pf);
fputc('b', pf);
fputc('c', pf);
fputc('d', pf);
fseek(pf, -3, SEEK_CUR);
fputc('A', pf);
long pos=ftell(pf);//2 记录此时的偏移量
printf("%ld\n", pos);
rewind(pf);//将指针回到起始位置
pos = ftell(pf);
printf("%ld\n",pos);//0
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
5. 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。
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
要查看相应值：
6. 文件读取结束的判定
被错误使用的feof
文本文件的例子：
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
#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))//若ferror返回的是非0 就是文件读取时发生错误
puts("I/O error when reading");//如果流上没有发生错误，ferror函数返回0。否则，它返回一个非零值。
else if (feof(fp))//判断是不是遇到文件末尾，非0表示遇到文件末尾（EOF）
puts("End of file reached successfully");
//feof函数在第一次尝试读取超过文件末尾的位置时返回一个非零值。
//如果当前位置不是文件末尾，则返回0。它没有错误返回。
fclose(fp);
} 二进制文件的例子：
#include
enum
{
SIZE = 5
};
int main()
{
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))//是否遇到文件末尾
printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
else if (ferror(fp)) //是否时文件读取时读到了错误而结束
{
perror("Error reading test.bin");
}
}
fclose(fp);
return 0;
}
7. 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;
} 这里可以得出一个结论：
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。