文件操作（文件指针+顺序/随机读写）

一、文件

什么是文件：

磁盘上的文件就是文件

1、以文件功能分类：

程序文件：

源程序文件test.c 目标文件test.obj 可执行程序test.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，如：data.txt

2、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。

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二、文件指针

每一个打开的文件都会后一个与它匹配的文件信息区，存储文件信息
这些信息保存在一个结构体变量中，如：struct FILE f;。该结构体类型是有系统声明的，取名FILE.

例如,VS2008编译环境提供的 stdio.h 头文件中有以下的文件类型声明：

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

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。

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三、文件的打开和关闭

1、fopen fclose

ANSIC 规定使用fopen函数来打开文件，fclose来关闭文件。

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2、“r” - 读

#include 

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen"); 
		// 输出：
		// fopen: No such file or directory
		// 因为文件不存在
		return -1;
	}

	// 读文件

	// 关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

绝对路径

#include 

int main()
{
	FILE* pf = fopen("C:\\Users\\Chloe\\Desktop\\data.txt", "r"); // 绝对路径
	// FILE* pf = fopen("data.txt", "r"); // 相对路径
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return -1;
	}

	// 读文件

	// 关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

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3、“w” - 写

#include 

int main()
{
	FILE* pf = fopen("C:\\Users\\Chloe\\Desktop\\data.txt", "w"); // 会生成一个文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return -1;
	}

	// 读文件

	// 关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

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四、顺序读写

1、有哪些函数

fputc - 字符输出函数 写一个字符
fgetc - 字符输入函数 读一个字符

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2、fputc - 字符输出（写）

int fgetc( FILE *stream );

#include 

int main()
{
	FILE* pf = fopen ("C:\\Users\\Chloe\\Desktop\\data.txt", "w");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return -1;
	}

	// 写文件
	fputc('b', pf); // 在data.txt中写入bit
	fputc('i', pf);
	fputc('t', pf);

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

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2.1、所有输出流

流：高度抽象的概念

 C语言的程序，只要运行起来，就默认打开了三个流：
 stdout - 标准输出流
 stdin  - 标准输入流
 stderr - 标准错误流
 类型都是 FILE*

#include 

int main()
{
	fputc('b', stdout);
	fputc('i', stdout);
	fputc('t', stdout);
}

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3、fgetc - 字符输入（读）

int fputc( int c, FILE *stream );

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3.1、从文件里读

把文件内容改成abcdef 会输出什么？

#include 

int main()
{
	FILE* pf = fopen ("C:\\Users\\Chloe\\Desktop\\data.txt", "r");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return -1;
	}

	// 读文件
	int ch = fgetc(pf);                                            
	printf("%c\n", ch); // a
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch); // b
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch); // c

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

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3.2、从标准输入读

也可以从标准输入读，也就是键盘

#include 

int main()
{
	int ch = fgetc(stdin);
	printf("%c\n", ch);

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

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

}

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4、对比putchar printf getchar scanf

#include 

int main()
{
	fputc('b', stdout);
	// putchar printf("%c", ch);

	int ch = fgetc(stdin);
	// getchar scanf("%c", ch);
	printf("%c\n", ch);
}

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5、fputs - 文本输出（写）

int fputs( const char *string, FILE *stream );

把数据放进流里

#include 

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return -1;
	}

	// 写文件
	// 写一行数据
	fputs("hello world\n", pf);
	fputs("hello bit\n", pf);


	fclose(pf);
	pf = NULL;
}

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6、fgets - 文本输入（读）

char *fgets( char *string, int n, FILE *stream );

从流里读数据

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使用示例：

想要读5个字符，但实际只读了4个字符，因为后面后有一个 \0

改成20：

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7、fprintf - 格式化输出

int fprintf( FILE *stream, const char *format [, argument ]...);

与 printf 函数对比

示例：

#include 

struct S
{
	int n;
	double d;
};

int main()
{
	struct S s = { 100, 3.14 };

	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return -1;
	}

	// 写文件
	fprintf(pf, "%d %lf", s.n, s.d);

	// 关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

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8、fscanf - 格式化输入

int fscanf( FILE *stream, const char *format [, argument ]... );

与 printf 函数对比

示例：

#include 

struct S
{
	int n;
	double d;
};

int main()
{
	struct S s = { 0 };

	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return -1;
	}

	// 读文件
	fscanf(pf, "%d %lf", &(s.n), &(s.d));
	
	printf("%d %lf", s.n, s.d);

	// 关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

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9、fwrite - 二进制输出

示例：

wb”（只写） 为了输出数据，打开一个二进制文件

#include 

struct S
{
	int n;
	double d;
	char name[10];
};

int main()
{
	struct S s = { 100, 3.24, "zhangsan"};

	FILE* pf = fopen("data.txt", "wb");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return -1;
	}

	// 以二进制方式写
	fwrite(&s, sizeof(s), 1, pf);

	// 关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

文件内输出一堆二进制

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10、fread - 二进制输入

示例：

#include 

struct S
{
	int n;
	double d;
	char name[10];
};

int main()
{
	struct S s = { 100, 3.24, "zhangsan" };

	FILE* pf = fopen("data.txt", "rb");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return -1;
	}

	// 读文件 - 以二进制方式读
	fwrite(&s, sizeof(s), 1, pf);

	// 打印文件
	printf("%d %lf %s\n", s.n, s.d, s.name); // 100 3.240000 zhangsan


	// 关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

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11、对比一组函数

scanf/fscanf/sscanf
printf/fprintf/sprintf

scanf：从标准输入流（键盘）读取格式化的数据
printf：把格式化的数据输出到标准输出（屏幕）上

fscanf：从所有的输入流读取格式化的数据
fprintf：把格式化的数据输出到所有输出流（屏幕 / 文件）上

剩下 sscanf 和 sprintf 是什么意思？

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sscanf 与 sprintf

从一个字符串里读格式化的数据
写格式化的数据到字符串里

举例：

#include 

struct S
{
	int n;
	double d;
	char name[10];
};

int main()
{
	char arr[100] = { 0 };
	struct S s = { 100, 3.14, "zhangsan" };

	// 把一个格式化的数据转换成字符串
	sprintf(arr, "%d %lf %s\n", s.n, s.d, s.name);

	//  打印
	printf("%s\n", arr);

	return 0;
}

输出：

100 3.140000 zhangsan

由此可见 sprintf 的作用是：

把格式化的数据转换成对应的字符串

如何从arr里解析出格式化的结构体放进tmp:

#include 

struct S
{
	int n;
	double d;
	char name[10];
};

int main()
{
	char arr[100] = { 0 };
	struct S s = { 100, 3.14, "zhangsan" };

	struct S tmp = { 0 };

	// 把一个格式化的数据转换成字符串
	sprintf(arr, "%d %lf %s\n", s.n, s.d, s.name);

	// 以字符串形式打印
	printf("%s\n", arr); // 100 3.140000 zhangsan

	// 从arr中的字符串中提取一个格式化的数据
	sscanf(arr, "%d %lf %s", &(tmp.n), &(tmp.d), tmp.name);

	// 按照格式化的形式打印的
	printf("%d %lf %s\n", tmp.n, tmp.d, tmp.name); // 100 3.140000 zhangsan
	
	return 0;
}

由此可见 sscanf 的作用是：

从字符串中读取一个格式化的数据（把一个字符串转换成一个格式化的数据）

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优化通讯录程序

文件的版本：

【Contact】结构体+动态内存管理+文件存储实现简易通讯录代码

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五、文件的随机读写

1、fseek

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

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针

#include 

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return -1;
	}

	// 读文件 随机读写
	// 1、读a
	//int ch = fgetc(pf);
	//printf("%c\n", ch); // a

	// 2、如果第一次就要读取'c'
	fseek(pf, 2, SEEK_SET); // 从起始位置偏移2指向c
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch); // c

	// 3、读'b'
	// 读完c 指向d 要读取b需要从当前位置开始偏移-2
	fseek(pf, -2, SEEK_CUR);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch); // b

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

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2、ftell

long int ftell ( FILE * stream );

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

计算文件指针相较于起始位置的偏移量：

#include 

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return -1;
	}

	// 读取'c'
	fseek(pf, 2, SEEK_SET);
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	// 读'b'
	fseek(pf, -2, SEEK_CUR);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	// 计算偏移量
	// 读取b后指向c 偏移量较起始位置为2
	int ret = ftell(pf);
	printf("%d\n", ret); // 2

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

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3、rewind

void rewind ( FILE * stream );

让文件指针的位置回到文件的起始位置

#include 

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return -1;
	}

	// 读取'c'
	fseek(pf, 2, SEEK_SET);
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	// 读'b'
	fseek(pf, -2, SEEK_CUR);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	// 计算偏移量
	int ret = ftell(pf);
	printf("%d\n", ret); // 2

	// 让指针回到起始位置
	// 再次从起始位置打印 还是a
	rewind(pf);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch); // a

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

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六、文本文件和二进制文件

十进制10000的二进制存储：
ASCII形式 / 二进制形式
5字节 4字节

#include 

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "wb");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return -1;
	}

	// 以二进制形式写文件
	int a = 10000;
	fwrite(&a, 4, 1, pf);

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

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七、文件结束判定

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。

字符输入函数fgetc返回int，遇到错误或文件结束返回EOF
如果用fgetc读取文件，可以判断fgetc的返回值是否是EOF，来判定文件是否读取结束
文本行输入函数fgets返回起始地址，遇到错误或文件结束返回NULL

#include 

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return -1;
	}

	int ch = 0;
	while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)
	{
		printf("%c ", ch);
	}

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

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feof

feof不是用来判断文件是否读取结束的

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);
	fp = NULL;
}

二进制文件的例子：

#include 

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;
}

总结：
feof是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
ferror 用途：文件读取结束了，判断是不是遇到错误后读取结束

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八、文件缓冲区

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测试代码：

#include 
#include 
//VS2013 WIN10环境测试

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	fputs("abcdef", pf); // 先将代码放在缓冲区

	printf("睡眠10s 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）

	printf("再睡眠10s 此时 再次打开test.txt文件 文件有内容了\n");
	Sleep(10000);
	// 注：fclose关闭文件的时候 也会刷新缓冲区
	pf = NULL;

	return 0;
}

结论：
因为有缓冲区的存在，C语言在操作文件时，需要做刷新缓冲区或者在文件操作结束时关闭文件（fclose关闭文件的时候 也会刷新缓冲区），否则可能导致读写文件问题