【进阶C语言】C语言文件操作
1. 为什么使用文件
2. 什么是文件
3. 文件的打开和关闭
4. 文件的顺序读写
5. 文件的随机读写
6. 文本文件和二进制文件
7. 文件读取结束的判定
8. 文件缓冲区
一、文件与文件的意义
1.文件的意义
文件的意义，无非就是为什么要使用文件？
（1）前面学习写了通讯录的程序，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（2）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。
2.文件的定义
（1）文件分类
从文件功能的角度分类：程序文件和数据文件（本节论述的对象）
（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环境后缀为.exe），也就是我们写代码生成的文件。
（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。用来提供数据或者存储数据
如：用函数操作文件（打开、输出等等操作），该文件就是数据文件。并且本节内容讨论的都是数据文件
关系：
（2）文件名
文件名就是文件的一个名字，一个文件要有一个唯一的文件标识，以便用户识别和引用。
文件名包括三个部分：文件路径+文件名主干+文件后缀
如： c:\code\test.txt
c:\code\：表示文件路径 test：表示文件名主干 .txt：表示文件后缀
二、文件的打开与关闭
1.文件指针
定义：
（1）“文件类型指针”，简称“文件指针”。
为什么会有文件指针：
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.
struct _iobuf {
char *_ptr;
int _cnt;
char *_base;
int _flag;
int _file;
int _charbuf;
int _bufsiz;
char *_tmpfname;
};
typedef struct _iobuf FILE;FILE就是一个结构体类型，可以用它来创造结构体指针，称为文件指针变量
FILE* pf;//文件指针变量关于文件打开的知识：
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，该变量就指向了文件信息区，通过该指针就可以找到文件。使用者不必关心细节。
所以我们需要创造一个文件指针变量来接收打开文件后返回的变量，该指针变量就可以访问该文件。
总结：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。
图示：
2.文件的打开与关闭
（1）意义：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
（2）在标准C中规定：使用fopen函数来打开文件，fclose来关闭文件。
（3）fopen：
//打开文件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );函数解析：
文件的打开方式：
| 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 | 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 |
如：
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");（4）fcolse：
//关闭文件
int fclose ( FILE * stream );函数解析：
（5）打开与关闭
目的：在当前路径以“r”的形式打开：data.txt的文档
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fclose(pf);//关闭文件
pf == NULL;//将指针置空
return 0;
} 运行结果：
表示当前文件不存在或者找不到
当前路径的文件：
添加该（文本）文档后：
结果：
（6）文件打开的两种路径：相对路径和绝对路径
如：需要打开的文档在上一层路径
相对路径：
运行结果：
修改代码：
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("..\\data.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fclose(pf);
pf == NULL;
return 0;
} 
相对路径解析：
（1）.\\：表示当前路径，不写则默认当前路径
（2）..\\：表示上一层路径。（\\为转义符号，转义后为一个\）
绝对路径：
第一步：找到该文档的路径
第二步：打开文件
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("C:\\gitee代码\\first-warehouse\\data.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fclose(pf);
pf == NULL;
return 0;
} 运行结果：
程序与文件的关系：
三、文件的读写
前面论述了文件的打开与关闭，接下来就是对文件的读写操作了
顺序读写
在顺序读写中，需要用到以下的函数：
| 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 |
输入流：文件-->程序 输出流：程序-->文件
大致分类：
（1）字符输入/输出函数：针对字符
（2）文本行输入/输出函数：针对一行数据，如字符串
（3）格式化输入/输出函数：格式化数据，如整形、浮点型
1-3操作的都是文本文件
（4）二进制输入/输出函数：二进制的文件
介绍流的概念：
原因：我们写好的程序（数据）想要输出某个位置（如下图），每个位置的输出方式都不一样，为了统一，我们引入了流的概念。
总结：流就是程序与系统之间的一个通道
为了方便程序员的操作，引入了流：每一个流的类型都是FILE*
我们只需要负责将数据引入流即可，流再负责存入外部设备上。
C语言程序：
C语言程序运行起来，就会自动打开三个流：
1.标准输入流stdin 2.标准输出流stdout 3.标准错误流stderr
这三个流的类型也都是FILE*
如：
（1）scanf函数（从键盘读取数据），会自动打开标准输入流
（2）printf函数（像屏幕打印数据），会自动打开标准输出流
文件：我们操作文件时，流不会自动打开，需要我们自己动手
我们打开文件和关闭文件的操作，相当于打开了一个流。
1.fputc函数
（1）这是输出字符函数，意思是将字符写入文件中，也就是写文件操作。
（2）该函数使用于所有输出流，也可以直接将信息输出到屏幕上。
例子1：输入26字母到文档中
#include
int main()
{
//1.打开文件
FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//2.写文件
char ch = 0;
for (ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++)
{
if (ch % 5 == 0)
fputc('\n', pf);
fputc(ch, pf);
}
//3.关闭文件
fclose(pf);
pf == NULL;
return 0;
} 结果：
在输出的时候（写文件），有一个文件状态指针（类似光标）指向该文档，每写入一个文件，该指针就会指向下一个位置。（并不是pf指针）
例子2：利用输出流直接将数据输出到屏幕上
#include
int main()
{
//1.打开文件
FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//2.输出流
char ch = 0;
for (ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++)
{
if (ch % 5 == 0)
fputc('\n', stdout);
fputc(ch, stdout);
}
//3.关闭文件
fclose(pf);
pf == NULL;
return 0;
} 运行结果：
2.fgetc函数
字符输入函数，用来将文件中的数据输入到程序中，称为读文件
（1）读取成功，返回该字符的ASCII值
（2）读取失败，返回EOF，并在流上设置一个错误标记，可用perror检测
例子：写一个程序读取文档中的数据并输出到屏幕上
（1）
（2）启动程序
#include
int main()
{
//1.打开文件（以只读的形式）
FILE* pf = fopen("data.txt","r");
if (pf == NULL)
{
perror(fopen);
return 1;
}
//2.读文件
int ch = 0;
while ((ch = fgetc(pf))!=EOF)
{
printf("%c",ch);//输出到屏幕上
}
//3.关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
结果展示：
3.fputs函数
例子1：程序输出到文档中
#include
int main()
{
//1.打开文件(不存在则创造文件)
FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror(fopen);
return 1;
}
//2.写文件
fputs("love\n",pf);
fputs("you\n",pf);
//3.关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 文档结果：
例子2：数据输出到屏幕上
#include
int main()
{
//1.打开文件(不存在则创造文件)
FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror(fopen);
return 1;
}
//2.写文件
fputs("love\n",stdout);
fputs("you\n",stdout);
//3.关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
结果：
4.fgets函数
读取数据的条件：
（1）遇到\n停止，只会读取一行的数据4
（2）只会读取num-1个数据
例子1：读取超过原有数据的个数
文档内容：
代码：
#include
int main()
{
//1.打开文件(不存在则创造文件)
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror(fopen);
return 1;
}
//2.读文件
int arr[100] = { 0 };//存放读取到的数据
fgets(arr,100,pf);
printf("%s\n",arr);
//3.关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 运行结果：
遇到\n停止了读取
例子2：读取少于数据个数
#include
int main()
{
//1.打开文件(不存在则创造文件)
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror(fopen);
return 1;
}
//2.读文件
int arr[100] = { 0 };//存放读取到的数据
fgets(arr,3,pf);
printf("%s\n",arr);
//3.关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 运行结果：
5.fprintf函数
用来把多种格式的数据输出到文件中
例子：
#include
struct Stu
{
float f;
char c;
int a;
};
int main()
{
struct Stu s = {5.20,'a',1314};
//1.打开文件
FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror(fopen);
return 1;
}
//2.写文件
fprintf(pf,"%.2f-%c-%d",s.f,s.c,s.a);
//3.关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 存入文档后：
6.fscanf函数
例子：从上面的文档中输入，并打印到屏幕上
#include
struct Stu
{
float f;
char c;
int a;
};
int main()
{
struct Stu s = {0};
//1.打开文件
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror(fopen);
return 1;
}
//2.读文件
fscanf(pf, "%f-%c-%d", &(s.f), &(s.c), &(s.a));
printf("%.2f-%c-%d\n", s.f, s.c, s.a);
//3.关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 结果：
以下函数针对二进制的文件
7.fwrite函数
将ptr中的内容输出到流所指向的文件中。
#include
int main()
{
int arr[5] = {1,2,3,4,5};
//1.打开文件
FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror(fopen);
return 1;
}
//2.读文件
fwrite(arr,sizeof(arr[0]),sizeof(arr)/sizeof(arr[0]),pf);
//3.关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 文件中的内容：
这是二进制文件，肉眼无法看懂，所以我们可以再用二进制函数输出即可
8.fread函数
返回值解析：fread要求读取count个大小为size大小的数据
（1）真是读取到了count个数据，则返回count
（2）没用读取到count个数据，返回的是真实读取到的完整数据个数
我们读取上面的二进制文件并且打印出来
#include
int main()
{
int arr[5] = {0};
//1.打开文件
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror(fopen);
return 1;
}
//2.读文件
fread(arr,sizeof(arr[0]), sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), pf);
int i = 0;
for (i=0;i 结果：
9.sscanf函数与sprintf函数
sscanf函数：将字符串转换成格式化的数据
sprintf函数：将格式化的数据转换成字符串
sprintf单独使用：
#include
struct Stu
{
float f;
char c;
int a;
};
int main()
{
struct Stu s = {5.20,'a',520};
int arr[20] = { 0 };//存放转换后的字符串
sprintf(arr,"%.2f-%c-%d",s.f,s.c,s.a);
printf("%s\n",arr);
return 0;
} 结果：
配合sscanf函数转回格式化的数据：
#include
struct Stu
{
float f;
char c;
int a;
};
int main()
{
struct Stu s = {5.20,'a',520};
int arr[20] = { 0 };//存放转换后的字符串
sprintf(arr,"%.2f-%c-%d",s.f,s.c,s.a);
printf("%s\n",arr);
struct Stu tmp = { 0 };//存放转回来的格式化数据
sscanf(arr, "%f-%c-%d", &(tmp.f), &(tmp.c), &(tmp.a));
printf("%.2f\n", tmp.f);
printf("%c\n", tmp.c);
printf("%d\n",tmp.a);
return 0;
} 结果：
随机读写
前言：文件的随机读写不是随机读写，而是可以指定读写的位置。下面介绍三个函数
1.fseek函数
作用：根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。
origin只有下面三种选择：
（1）SEEK_SET：文件的起始位置
（2）SEEK_CUR：文件当前指针（光标）的位置
（3）SEEK_END：文件的末尾位置
而偏移量offset需要计算
具体实例：
（1）在文档中存放数据
（2）代码
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt","r");
if (pf == NULL)
{
perror(fopen);
return 1;
}
//读文件
int ch = 0;
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n",ch);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
return 0;
} 
下次再输入并且打印，就会是d;但是我们可以通过改变光标的位置，进而改变输入的内容。
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt","r");
if (pf == NULL)
{
perror(fopen);
return 1;
}
//读文件
int ch = 0;
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n",ch);//a
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);//b
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);//c
fseek(pf,-3, SEEK_CUR);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
return 0;
} 结果：
或者：
又或者：
2.ftell函数
作用：返回偏移量
例子：
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt","r");
if (pf == NULL)
{
perror(fopen);
return 1;
}
//读文件
int ch = 0;
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n",ch);//a
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);//b
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);//c
int pos = ftell(pf);
printf("%d\n",pos);
return 0;
} 
3.rewind函数
作用：让文件指针（光标位置）回到文件的起始位置
例子：
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt","r");
if (pf == NULL)
{
perror(fopen);
return 1;
}
//读文件
int ch = 0;
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n",ch);//a
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);//b
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);//c
rewind(pf);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
return 0;
} 结果：
四、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。
（1）文本文件：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。
（2）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
【例题】将10000存储到文件中，两种方式
（1）10000在内存中的存储
00000000 00000000 00100111 00010000（补码的形式）
（2）将10000以文本文件的形式存储
语法要求：会将10000当成五个字符，分别以它的ASCII码存储。
如：
（3）将10000以二进制文件的形式存储
语法要求：不需要转换，直接以数据的二进制序列进行存储。
如：
（4）以二进制的形式写入文件
代码：
#include
int main()
{
int a = 10000;
FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
fwrite(&a, 4, 1, pf);//二进制的形式写到文件中
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 文档内容：
（5）通过操作观察以二进制的形式存入的值：
分析：10 27 00 00是什么？
10000的二进制序列为：00000000 00000000 00100111 00010000
转为十六进制为：0x00 0x00 0x27 0x10
当前机器以小端字节序存储，则：
总结：二进制文件就是数据直接以二进制的形式存储到文件中
五、文件读取结束与文件缓冲区
1.文件读取结束的标志
（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
总结：根据函数的返回值判断是否结束
区别两个函数：
（1）ferror：在文件读取结束后，用来判断文件是否因为读取过程中因为遇到错误而结束（非正常结束）
（2）feof：在文件读取结束后，用来判断文件是否因为读取过程中因为遇到文件结束标志而结束（正常结束）
例子：将文档a的内容拷贝到文档b中
//data1.txt---->data2.txt
#include
int main()
{
//打开文件data1.txt
FILE* pfread = fopen("data1.txt","r");
if (pfread==NULL)
{
perror(fopen);
return 1;
}
//打开文件data2.txt准备输出数据（输出到文件中）
FILE* pfwrite = fopen("data2.txt","w");
if (pfwrite == NULL)
{
perror("fopen");
fclose(pfwrite);
return 1;
}
//数据拷贝
int ch = 0;
while ((ch = fgetc(pfread)) != EOF)//当等于EOF，读取结束
{
fputc(ch,pfwrite);
}
//关闭文件
fclose(pfread);
pfread = NULL;
fclose(pfwrite);
pfwrite = NULL;
return 0;
}
拷贝后：
可以利用这个操作，保存程序中的内容
2.文件缓冲区
缓冲区的作用：
（1）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。
（2）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）
图解：
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;
} 结果说明：存在缓冲区，当在休眠的10秒内，文档中还没有内容
刷新缓冲区的条件：
（1）缓冲区已满
（2）主动调用函数刷新
（3）关闭文件（fclose）
缓冲区的作用：提高代码效率