文件的相关操作

一，什么是文件

磁盘上的文件是文件 但是在程序设计中，我们一般谈的文件有两种：程序文件和数据文件（从文件功能的角度来分类的）。

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环境下后缀为.exe）。

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。

以下讨论的都是数据文件。以前我们所处理的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，这里处理的就是磁盘上的文件

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
为了方便起见，文件标识常被称为文件名。

二，文件的打开和关闭

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。该结构体类型是由系统声明的，取名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能够访问该文件，也就是说，通过文件指针变量能够找到与他关联的文件。

2.文件的打开和关闭

文件在都读写之前先打开文件，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 。
打开方式如下：

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，建立一个新的文本文件	建立一个新的文本文件
“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

三，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

类型	函数名
标准输入流	stdin（键盘）
标准输出流	stdout（屏幕）
标准错误	stderr

fputc

首先，我们先向一个文件里面输入字符

int main()
{
    //打开文件
	FILE*pf=fopen("test.txt","w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//这里得到打开失败的原因
		return 1;
	}
	//向文件里面写字符（按顺序）
	/*fputc('a', pf);*///这里是向文件里面输入一个字符
	char ch = 0;
	//向文件里面多次输入字符，可以利用循环
	for (ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++)
	{
		fputc(ch, pf);//把字符ch输出到pf指向的文件中
	}
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行成功后，在当前目录找到该文件，打开后就会看到

接着，我们想办法将文件里的数据以字符的形式一个一个的读取出来

fgetc

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//从文件里读取字符（每次读取成功一次，指针将自动指向下一个字符的位置）
	int ch = fgetc(pf);//读取成功返回读取到的字符，读取失败返回EOF
	printf("%c\n", ch);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行成功后，屏幕上会出现读取到的字符

除了操作字符的函数以外，还有操作字符串的函数，接下来就为大家介绍以下两种函数，分别为fputs和fgets

fputs

	int main()
	{
		FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
		if (pf == NULL)
		{
			perror("fopen");
			return 1;
		}
		fputs("hello world\n",pf);//将字符串输出到文件中
		fputs("hello zhangsan\n", pf);
		fclose(pf);
		pf = NULL;
		return 0;
	}

运行成功后，文件里面就会被写入以下信息，这里需要注意，想要输入一行后，输入下一行的时候能够换行，需要添加一个’\n‘到字符串中

既然能够写入一个字符串到文件中，那么也就能从文件中读取一个字符串出来

fgets

	int main()
	{
		FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
		if (pf == NULL)
		{
			perror("fopen");
			return 1;
		}
		char str[20] = { 0 };
		fgets(str,5,pf);//将pf指向的文件中的一行字符串读取5个到str数组中,但实际只能读取4个字符，因为会在str的末尾放个‘\0’
		printf("%s", str);
		fclose(pf);
		pf = NULL;
		return 0;
	}

运行成功后，屏幕上得到四个字符

fprintf

首先，我们定义一个结构体

typedef struct student
{
	char name[10];
	int age;
	char sex[5];
}student;

fprintf和fscanf是格式化的输入和输出，接下来我们就来对他们进行介绍

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	student s = { "zhangsan",21,"nan" };
	fprintf(pf,"%s %d %s\n", s.name, s.age, s.sex);//将结构体中的数据格式化输出到文件中

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

运行成功后，文件被写入以下数据

fscanf

接下来，我们对文件进行格式化的读取操作

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	student s;
	fscanf(pf, "%s %d %s", s.name, &(s.age), s.sex);//将文件中的数据格式化输入到结构体中
	printf("%s %d %s\n", s.name, s.age, s.sex);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

读取成功后，将数据打印在屏幕上

fwrite

fwrite和fread是将数据进行二进制的输出和读取

int main()
{
	FILE* pf = fopen("text.txt","wb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	student s = { "zhangsan",21,"nv" };

	fwrite(&s,sizeof(s),1,pf);//将地址后1个大小为结构体s的数据以二进制的方式存储在文件中
	return 0;
}

运行成功后，数据以二进制的形式写入文件中

fread

这里将二进制形式的数据读取出来

int main()
{
	FILE* pf = fopen("text.txt", "rb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	student s;
	fread(&s, sizeof(s), 1, pf);//以二进制的方式读取文件中1个大小为结构体s的数据到结构体中
	fprintf(stdout, "%s %d %s", s.name, s.age, s.sex);
	return 0;
}

将读取到的数据打印在屏幕上

四，文件的随机读写

1.fseek

根据文件指针的位置和偏移量来定义文件指针
int fseek ( FILE * stream , long int offsest , int origin );

具体应用如下，首先，我们先向文件中输入一些数据

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	int ch = 0;
	for (ch = 'a';ch <= 'z'; ch++)
	{
		fputc(ch, pf);
	}
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

然会，我们将文件里的数据依次读取

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	char ch = 0;
	
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//打印a，指针指向b
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//打印b，指针指向c
	//如果下一次想要打印b，而不是c，则需要使用到fseek这个函数
	fseek(pf, -1, SEEK_CUR);
	//fseek(pf, 1, SEEK_SET);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

SEEK_CUR（文件当前位置的偏移量）
SEEK_SET（文件起始位置的偏移量）

程序运行成功过后，屏幕上就会得到

ftell

计算偏移量

在上一个程序中，我们来计算最后pf的偏移量

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	char ch = 0;
	
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//打印a，指针指向b
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//打印b，指针指向c
	//如果下一次想要打印b，而不是c，则需要使用到fseek这个函数
	//fseek(pf, -1, SEEK_CUR);
	fseek(pf, 1, SEEK_SET);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);
	printf("%d", ftell(pf));
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

结果我们可以得到

rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置

还是刚才的程序，我们可以将pf的偏移量重置为0，打印偏移量为0的字符为a

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	char ch = 0;
	
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//打印a，指针指向b
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//打印b，指针指向c
	//如果下一次想要打印b，而不是c，则需要使用到fseek这个函数
	//fseek(pf, -1, SEEK_CUR);
	fseek(pf, 1, SEEK_SET);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);
	printf("%d\n", ftell(pf));
	rewind(pf);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

结果与猜想一致

五，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，如果不加以转换的输出到外存，就是二进制文件。
如果要求在外存上以ASCII码的形式存储，则需要在储存前转换，以ASCII码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储存的呢？ 字符一律以ASCII码形式存储，数值型数据既可以用ASCII形式存储，也可以用二进制形式存储。
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），而以二进制形式输出，则在磁盘上只占4个字节。

这里只是将数值数据进行翻译，具体需要根据编译器的大小端字节序进行存储

六，文件读取结束的判定

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）
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

feof和ferror

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的。