C语言进阶---文件操作

一、文件的基本概念

1.什么是文件？

我们平时所说的文件就是磁盘上的文件。
在程序设计中所说的文件分为两种：程序文件和数据文件

1. 程序文件包括：源程序文件（后缀为.c），目标文件（在windows的环境下后缀为.obj），可执行程序文件（在windows环境下后缀.exe）
2. 数据文件：文件的内容不一定是程序，而是程序运行时的数据。比如程序运行需要从中读取数据的文件，或读出数据的文件
   本篇内容讨论的都是：数据文件

2.文件名

一个文件要有唯一的一个文件标识，一个文件名包括：文件路径+文件名+文件后缀

但是为了方便起见，文件标识常被称为文件名。

3.文件类型

根据数据的组织形式，数据文件被称为二进制文件或文本文件。
二进制文件： 数据在内存中以二进制的形式进行存储，如果不加转换直接输出到外存，就是二进制文件。
文本文件： 如果要求在外存上以ASCII码的形式存储，则需要在存储前进行转换。以ASCII码的形式进行存储的文件就是文本文件。

那么一个数据在外存中是如何存储的呢？
字符一律以ASCII码值进行存储；数值型数据既可以以ASCII码值进行存储，也可以以二进制的形式进行存储。

4.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

5.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.

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

二、文件操作

1.文件的打开与关闭

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。
打开：fopen

关闭：fclose

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：

例如：

#include 
int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen fail");
		return -1;
	}
	//写文件
	fputs("are you fuck kidding me?", pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

2.文件的顺序读写

3.输出流函数（fgetc fgets）

	//打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen fail");
		return -1;
	}
	//写文件
	fputs("are you fuck kidding me?", pf);

	for (int i = 0; i < 26; i++)
	{
		fputc('a' + i , pf);
	}
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

fputs和fputc是没有换行功能的，如果需要换行需要自行添加。
fputs和fputc的第二个参数是一个流也可以显示在屏幕上:指向标识输出流的 FILE 对象的指针。

4.输入流函数（fgetc fgets）

fgets:

//打开文件
	FILE* pf = fopen("Data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen fail");
		exit(-1);
	}
	//写文件
	fputs("hello bit", pf);
	fputs("hello xiaobite", pf);
	//读文件
	char arr[10] = { 0 };


	fgets(arr, 10, pf);
	printf("%s\n", arr);
	fgets(arr, 10, pf);
	printf("%s", arr);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

fgets函数：它的第1个参数的返回值是读取字符串的首元素地址，第2个参数是只能读取num-1个字符，第3个参数是从哪一个流里面读
注意：

• 如果提前读取到’\0’（换行）结束，那么他也直接读取结束。
• 如果正好一行读完，他会在末尾加上换行符:‘\n’
• 如果没有读到num-1个字符，它会在最后添上’\0’

5.fprintf和fscanf

1.写文件：

struct S
{
	int a;
	float b;
};
int main()
{

	//打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen fail");
		exit(-1);
	}
	//写文件
	struct S s = { 100,3.14f };
	fprintf(pf,"%d %f", s.a, s.b);
	//读文件


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

2.读文件：

struct S
{
	int a;
	float b;
};
int main()
{

	//打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen fail");
		exit(-1);
	}
	写文件
	//struct S s = { 100,3.14f };
	//fprintf(pf,"%d %f", s.a, s.b);
	
	//读文件
	struct S s = { 0 };
	fscanf(pf, "%d %f", &(s.a), &(s.b));

	printf("%d %f", s.a, s.b);

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

三、文件的随机读写

1.fseek

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。

/* fseek example */
#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;
}

2.ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

long int ftell ( FILE * stream );

/* ftell example : getting size of a file */
#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;
}

3.rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置

/* rewind example */
#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;
}

四、文件结束判定

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);
}

2.二进制文件的例子：

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;
}

参考链接：文本函数参考链接：cppreference

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