C语言文件操作(详细、好理解、图文结合)

1为什么要使用文件呢

一些程序在运行时输入的数据，希望在下次运行的时候这些数据依旧还在——通讯录

如果不适用文件存储，每次运行时都没有之前的数据，那这个通讯录就不能存储信息，也就没有什么用了。

为解决此种问题，C语言引入文件操作

文件是将内容放在电脑的硬盘中，当程序结束时信息会被放在用硬盘上，这样就可以防止内容的丢失了。

2什么是文件呢

放在磁盘（硬盘）上的文件就叫做文件

如：我们所下载的APP其实都是放在硬盘上的可执行文件。

文件又可以分为：文本文件和二进制文件

2.1文本文件和二进制文件

文本文件：在文本文件中，字节表示字符，这使得人们可以检查或者编译文件(人可以看懂的文件)

二进制文件：在二进制文件中，字节不一定表示字符，字节组还可以表示其他数据类型是数据(比如：整型,浮点型)

​
而且二进制文件，我们是看不懂的，打开后是一堆乱码，但是机器可以看懂

2.2举个例子

相信有些人和我一样，听完后云里雾里，举个例子就明白了

看到这个图片应该就会明白两个文件的差异了吧。

注：我们使用的记事本之类的是读不懂二进制文件的所以显示的是乱码，这些乱码如果经过转换一样可以变回二进制。

从这幅图中我们也可以看出，都是存12345但是文本文件用来5个字节而二进制文件只用了2个字节，这也可以告诉我们，相同的内存文本文件占用的空间>=二进制文件的。

2.3在我们的程序设计中的文件

在程序设计中，我们一般谈的文件有两种（从文件功能的角度来分类的）：

程序文件（二进制文件）

数据文件 (既可以是文本文件又可以是二进制文件)

2.3.1 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）。

2.3.2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。

2.4 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文件的打开与关闭

3.1流

在C语言中，流表示任意输入的源或任意输出的目的地

许多小的程序都是通过一个流获得全部的输入，并通过一个流写出全部的输出

比如：键盘-----是任意的输入源 键盘是一种流，我们叫它为标准输入流

scanf(“%c”,&a)这就是从键盘输入

​ 显示器(屏幕) ----是任意的输出目的地 屏幕也是一种流，我们叫它为标准输出流

printf(“%c\n”,a)这就是从屏幕输出

我们现在写的这些小代码是用不到其他流的，只要键盘和屏幕就够了。

但是在规模较大的程序中可能会需要额外的流，这些流通常存储在不同的介质中(如硬盘驱动器、CD、DVD)上的文件

由此可知文件也是一种流。

流的类型有许多，比如：打印机

我们在这里只需要了解文件。

3.2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.

例如：在VS2013的编译环境中的头文件中有以下的文件申明

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。

FILE* pf;

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

C程序中对流的访问是通过文件指针来实现的。此类指针的类型FILE* (FILE是定义在中的)

用文件指针表示的特定流具有标准的名字（对文件操作就要知道文件名）

读到这里，肯定有人疑惑：既然键盘和显示器都是流我们写程序也没有使用文件指针啊？

想到这里，你就很棒了

C语言中有三个标准流

文件指针	流	默认含义
stdio	标准输入	键盘
stdout	标准输出	屏幕
stderr	标准误差	屏幕

着三种流在你打开程序的时候就默认打开了，就相当于开机的时候你的键盘和屏幕就可以用。

这三种流是不需要文件指针来实现的，其他的都要。

3.3文件的打开与关闭

前面都不是重点，只是告诉一些常识，只要了解就够

下面的这些，一定要认真学会，这些是要用的。

文件在读和写之前要打开文件

就比如：你在读信时需要打开信封才可以看见内容

在写完后需要关闭文件

就比如：写完信后你要把信放进信封在关掉信封，不然你写的东西可能就丢了

我们知道我们打开和关闭信封是通过手完成。

那么打开文件和关闭文件是如何完成呢？

我们是程序员，当然是通过函数完成，只不过这个函数，有人给我们写好了，我们直接用就好.

打开文件

头文件

FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );

返回值是文件指针(打开成功返回一个地址，打开失败则返回NULL)

第一个参数是文件名

第二个参数是打开方式

关闭文件

头文件

int fclose ( FILE * stream );

返回值是int类型(关闭成功返回0，关闭失败返回EOF)

参数只有一个是文件指针

打开文件的第二个变量，打开方式有哪些呢？

文本文件

文件使用方法	含义	如果文件不存在
“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
“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

二进制文件

文件使用方法	含义	如果文件不存在
“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	建立一个新文件
“ab”(追加)	向一个二进制文件尾添加数据	建立一个新文件
“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	建立一个新文件
“ab+”(读写)	打开一个二进制文件，在文件末尾追加	建立一个新文件

直接上代码：

#include

int main()
{
	FILE* pf;

	//以写的方式打开文件
	pf = fopen("text.txt", "w");


	//文件操作
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen:");//反馈错误信息
		return 0;
	}
	/*·
	  ·  若干操作，后面会讲        
	  ·*/



	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

这便是打开文件与关闭文件了。

4.文件的顺序读写

文件的顺序读写，就是按顺序向文件中写东西或者读东西

这里我们需要靠一些函数来为我们完成这些操作。

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

4.1 fgetc

仔细看看这三个函数

getchar是从标准输入流读取一个字符(从键盘获得一个字符)，所以不需要文件指针，因为标准输入流一直开着。

fgetc和getc函数从任意流中读取一个字符:

ch = fgetc(fp);

ch = getc(fp);

看看如何使用吧

4.2fputc

putchar函数向标准输出流写一个字符（屏幕上显示一个字符），所以不需要文件指针，因为标准输出流一直开着。

fpuc和putc函数从任意流中输出一个字符

fputc (ch , fp);

putc (ch , fp);

现在我们将上面两个文件操作函数一块使用一下吧。

4.3 fgetc和fputc联合使用

向文件中写内容

从文件中读内容

这便是这两个函数来向文件中写内容与读内容

4.4 fgets

第一个参数str：表示你读取的字符串所放的地方

第二个参数num：表示你读取多少个字节的内容

第三个参数stream：表示从那个流中去读（这里我们理解为文件就好）

先简单看看如何使用吧

不要读到这你就觉得你懂了————继续看看

fgets叫文本行输入函数，是什么意思呢？

fgets这个函数在文件中读到’\n’时就会结束（一个换行符代表一行的结束）

有人就问了要是读不到’\n’就不结束了吗？

也不是，它的第二个参数控制了它最多读取多大的内存

当读到sizeof(str)-1时如果没有’\n’则自动退出

又有人不理解为什么时读到sizeof(str)-1，我明明要读10个字节大小的空间，你怎么就给我读9个呢？

因为读的都是字符(文本文档都是由字符组成的)

你读10个字节大小的内容

如果确实给你从文件读取了10个字节，而你用一个10个字节大小的数组来接收

你在将他打印出来，就会出现乱码， ----- 假设

因为没有结束标志’\0’

所以现在知道了吧，他会用你最后一个字节大小的空间去存放’\0’。

所以你要读10个，他只会只给你9个内容

有人说：你说的就对吗，万一你只是口嗨呢？上面只是巧合呢?

下面我会用代码给你们看看

第一个问题：读到’\n’函数结束

第二个问题：读不到’\n’呢？

读不到’\n’则读到sizeof(str)-1结束

对这个就是读到第三个字符结束，也就是读出hel

第三个问题：为啥最多读sizeof(str)-1而不是sizeof(str)呢？

读完后应该就了解的差不多了。

4.5fputs

第一个参数str：是你要存放的内容

第二个参数stream：是要写入到那个流（这里就理解为文件）

看看如何使用吧。

很简单，将字符串写入文件中

4.6fscanf

scanf(“%d”,&a)相信这个函数大家都不陌生，它是从键盘输入一个整数储存在a中。由于键盘是标准输入流，一直是打开状态，所以直接使用就好。

scanf(“%d”,&a) == fscanf(stdio,“%d”,&a)

这个两个函数可以达到相同的效果，可以认为scanf是由fscanf演变而来，专门针对标准输入

fscanf

第一个参数：文件指针 从哪里读取

第二个参数：格式化字符串

第三个参数：存放到变量中 和scanf用法一样

fscanf和scanf基本一样，只不过不是从键盘读取，需要在第一个参数写出文件指针的名字

话不多说，看看如何使用吧

4.7sprintf

和上面scanf和fscanf的用法基本差不多

屏幕也相当与一个流（文件）,将内存中的数据写入屏幕中（文件）。

只不过printf函数不需要指定文件，默认是屏幕（标准输出流）

而sprintf需要指定写入那个文件中

第一个参数：文件指针 写入哪里

第二个参数：格式化字符串

第三个参数：把那些变量的内容写入 和printf函数差不多

话不多说看看如何使用吧

将20，30写入文件data.txt中

4.8 分析两组函数

这三个函数，看起来是不是特别的像。

scanf函数是从标准输入流中读取内容，写入内存中

fscanf函数是从所有输入流中读取内容，写入内存中

sscanf函数是从一个字符串中读取内容，写入内存中

这三个函数也是特别相似的

printf函数是从内存中读取内容，写入标准输出流中

fprintf函数是从内存中读取内容，写入所有输出流中

sprintf函数是从内存中读取内容，写入字符串中

4.9fread

第一个参数：需要用来存放从文件中读取出来的信息， 是一个地址

第二个参数：一次读多少（字节）

第三个参数：一共要读多少次

第四个参数：从哪里读 文件指针

有了上面的经验，应该都知道怎么写了

看看代码吧

注意： fread函数是读取二进制文件，养成一个好的习惯，用rb(二进制打开文件)。

用法大概就这样。

一定要多使用这些函数，不要觉得看一遍就会了，一定要多用你就会发现一些问题。

4.10 fwrite

第一个参数：需要写入的内存 是一个地址

第二个参数：一次写入多少 (字节)

第三个参数：一共要写多少次

第四个参数：写入到哪里 文件指针

上代码

这里的文本，咋们肉眼是看不懂的，因为是二进制文件，但是机器可以看懂。

这个都不重要，你用二进制写入，用二进制读取，就会得到你想要的内容，自己不需要知道文件里面存的是什么。

4.11 注意

养成一个良好的编程习惯

1.这些函数两两一对，按对使用，不要混合使用，这样是不好的。

2.读二进制文件就按二进制文件的打开形式，读文本文件就按文本文件的打开形式

3.打开文件一定要判断打开是否成功

4.一定要关闭文件。将文件指针置为NULL

5.文件的随机读写

5.1fseek

这个函数的作用是：设置文件指针的位置

第一个参数：文件指针

第二个参数：偏移量（正数表示正向偏移，负数表示负向偏移）

第三个参数：开始偏移的位置

第三个参数开始偏移的位置，有三个（固定的）

Constant	Reference position
SEEK_SET	Beginning of file（文件开始处）
SEEK_CUR	Current position of the file pointer（文件指针当前的位置）
SEEK_END	End of file （文件结尾）

看例子就懂了，不废话了。

想必看到这就都懂了。

5.2ftell

这个函数的作用：返回文件指针相对于起始位置的偏移量

一个参数：文件指针

将文件指针指向文件末尾

在判断文件末尾到文件起始位置的偏移量（文件有多大空间（字节））

5.3rewind

这个函数的作用：使文件指针回到其实位置

一个参数：文件指针

将‘A’ - ‘Z’写入文件中，再使文件指针回到起始位置，将文件内容读出，最终打印出来

6.文件读取结束的判断

6.1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。

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);
	}
	puts("");
	
	//判断是什么原因结束的
	if (ferror(fp))//文件读取遇到了I/O错误
		puts("I/O error when reading");
	else if (feof(fp)) //遇到了文件末尾
		puts("End of file reached successfully");
	fclose(fp);
}

二进制文件的例子：

#include 
enum { SIZE = 5 };
int main(void) 
{
	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];
	fclose(fp);


	fp = fopen("test.bin", "rb");
	size_t ret_code = fread(b, sizeof * b, SIZE, fp); // 读 double 的数组
	if (ret_code == SIZE) //读取正确
	{
		puts("Array read successfully, contents: ");
		for (int n = 0; n < SIZE; ++n) printf("%f ", b[n]);
		putchar('\n');
	}
	else //读取错误
	{ 
		if (feof(fp))
			printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
		else if (ferror(fp)) 
		{
			perror("Error reading test.bin");
		}
	}
	fclose(fp);
}

7.文件缓存区

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;
}

大家可以根据这段代码在自己电脑上试试，就可以清楚的感觉到文件缓存区的存在了。

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。这两种方法都可以刷新文件缓存区

如果不做，可能导致读写文件的问题。所以每次写完后都要关闭文件，不然可能导致信息丢失