C语言进阶指南（20）——文件操作

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一、流

流（scream）是一个抽象出来的概念，表示一个输入的源，或者输出的目的地。

比如前面常常用的scanf函数，就是从输入流（键盘输入的字符）向程序输入数据。printf函数就是通过输出流，向屏幕输出数据。

对文件进行读/写操作时，也需要打开一个流，通过这个流来输入/输出数据

二、 文件

打开电脑中的存储信息，这些存储在硬盘的被称为文件。文件有程序文件，数据文件

程序文件，用来存储程序（.exe）或者程序的源码（比如.c文件）的文件
数据文件，存储用来读/写的数据的文件称为数据文件

文件操作函数对象通常是数据文件，因此本篇文章中文件指的通常是数据文件

三、数据文件

数据文件根据数据存储的形式又分为二进制文件和文本文件

二进制文件

将数据以二进制的形式存储的文件被称为二进制文件。
比如将一个int类型的数据10000以二进制的形式存储在文件当中，那么数据在二进制中被记录为

考虑到vs编译器数据在内存中的存储形式是小端存储，所以实际的二进制存储形式应为

16 27 00 00（16进制）

文本文件

数据以ASCII码的形式存储在文件当中，这种文件被称为文本文件
以整型数据10000为例，文本文件的存储形式为数据的ASCII码形式。

四、流的打开方式

数据的输入\输出

在日常当中，计算机与外部设备是经常出现数据传递的，比如键鼠对计算机的操作、计算机向音箱传递数字信号等，这些都是计算机与外部设备的数据交换。

通常来说，完成这些操作都需要有硬件设备来进行连接，这些接口往往要进行硬件层面的操作，来实现这些功能。以图为例

作为更擅长于软件操作的程序员来说，程序员更需要考虑的是这些数据的处理、不用过多的考虑怎么将这些数据输出\输入到硬件设施。

流（scream）就能很好的做到这一点，流是一个承载这些数据的抽象概念。⽅便程序员对各种设备进⾏⽅便的操作。如果需要对某些数据进行输入\输出的操作，只需要对“流”进行操作。

至于“流”与外部设备如何连接、传输，这是更加底层的原理、交由负责这一领域的工作者完成。程序员要做到的是对流进行操作。

“流”可以视为数据与外部设备的数据中转站，因为“流”是一大堆数据的抽象，可以视为是一片数据构成的数据地带。

文件流

文件里的数据可以通过流，传输给计算机。也可以让计算机通过流，传输给文件。 因此文件和计算机之间的流称为“文件流”。

文件指针

先来观看一个文件指针是如何创建的

FILE* PF;

可以看到这个指针的类型是很陌生的，不同于以往常见的数据类型（比如int，char，float……）。

这个FILE类型的变量不是C语言中原有的变量，而是一个定义在这个头文件中，数据的主要内容是文件的信息。

每个文件在打开时都会在内存中开辟一个”文件信息区”。在这个信息区中，存储的内容都是文件的信息、如文件名、文件状态、文件位置等。

而这些数据的类型则是FILE类型，FILE类型可以在头文件中看到定义（不同的编译器有着不同的定义）

比如vs中的FILE类型的定义为

可以看到一个文件的信息、全都保存在这个结构体类型的数据当中。

这个文件信息的数据类型就是FILE类型。

用来指向这片文件信息区的指针，就叫做文件指针，类型为FILE*。

打开文件流

打开文件流用到一个打开文件的函数——fopen函数

（a）文件名

首先观察fopen的函数原型的第一个参数

filename是一个char*类型的指针，可以认为是一个字符串，这个字符串的含义是想要打开的文件“流”的文件名

文件名有两种形式
（1）相对路径
，即这个文件在磁盘中，相对于想要使用文件“流”的程序文件的相对的目录。

比如一个程序文件“test.c”为例，要在这个文件中打开一个“data.txt”的文本文件。可以翻找磁盘中“data.txt”的路径，相对路径的文件名遵循以下规则（“test.c”为当前文件，“data.txt”为目的文件）

.\表示当前文件的目录。
. .\表示当前文件的上一级目录。
如果目的文件在当前文件的上一级目录下再上一级，就在开头多加上. .\，以此类推。(注意\之前的小数点！！！！)
如果目的文件和当前文件一个目录，那么可以省略“.\”。

以下图为例。

“data.txt”与“test.c”在同一目录下，于是“data.txt”与“test.c”的相对路径为“.\data.txt”或者“data.txt”。
注意这个相对路径要以字符串的形式写进去，为了避免“\”生成转义字符，所以正确的写法应为

FILE* pf=fopen("data.txt", );

或者

FILE* pf=fopen(".\\data.txt",);

如果“data.txt”在“test,c”的上一级目录。
那么写法应为

	FILE* pf=fopen("..\\.\\data.txt", "w");

以此类推。

可以看到"data.txt"与“test.c”的相对路径是上一个目录的。
（2）绝对路径
可以通过查看文件的属性找到该文件的位置，然后复制粘贴下文件的所有级别的目录。

比如“data.txt”的绝对路径则是D:\code\test-c\test_1.4\data.txt（不知道为什么我的复制粘贴只能到当前目录–+，没事手动加上）
要注意避免老问题，即转义字符的问题。那么代码应写成

	FILE* pf=fopen("D:\\code\\test-c\\test_1.4\\data.txt",);

绝对路径的弊端在于，当程序移植到其他平台时，由于不同计算机的目录命名不同，移植性会大打折扣（通俗来说就是又要加班改代码啦！！！）所以建议使用相对路径来编写文件操作的

（b）打开模式

fopen函数的函数原型的第二个参数是“mode”

“mode”是一个char*类型的指针，可以当做一个字符串 “mode”是特定的字符串，用来决定文件的打开形式

以“data.txt”为例，如果想要以“只读”的形式打开，那么mode就是“r”。

	FILE* pf=fopen("data.txt", "r");

不同的打开模式，决定了程序员对该文件的操作权限，比如“只读”模式下，就只能从“data.txt”文件中读入数据，而不能向该文件写入数据。

（c）实际应用

fopen函数在输入了正确的参数时，会在文件信息区创建出该文件的文件信息，并返回一个FILE类型的指针来指向这片区域，所以通常用一个FILE类型的指针来接收该函数的返回值

FILE* pf=fopen("data.txt", "w");

若文件打开失败，则函数的返回值为NULL。所以可以对指针pf进行检测。

FILE* pf=fopen("data.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
	exit(EXIT_FAILURE);
}

此时pf可以当做是这个文件与计算机之间的“流”了，后续对“流”的操作，都是使用文件对应的文件指针来操作。

（b）关闭文件流

文件流的关闭则显得比较简单了。

参数是一个file*类型的指针，这个指针指向先前打开的文件流

比如关闭“data.txt”的文件“流”，将pf作为参数传输进去即可

FILE* pf=fopen("data.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
	exit(EXIT_FAILURE);
}
fclose(pf);

文件关闭函数顺利关闭文件流，则返回值为0。
如果文件关闭函数发生错误，返回值为EOF。
所以可以对fclose函数进行检测，来判断文件流关闭是否存在异常。