C语言——文件操作（看这一篇就够了）
1、为什么使用文件？
我们前面学习结构体，在写通讯录的时候会发现一个问题，我们向通讯录里面录入数据，当程序退出的时候，记录的数据也随之没有了，等下次我们在再调用通讯录时，又得重新录入数据，那也太不方便了。
所以我们就应该弄出来一个可以保存信息的通讯录，将录入的数据存在磁盘文件里，这样我们才真正的做到了数据的持久化。
2、什么是文件？
磁盘上的文件是文件
但是在程序设计中，我们一般谈及的文件有两种：程序文件、数据文件（从文件功能的角度来分类的）
2.1程序文件
包括源文件程序（后缀是.c），目标文件（windows环境后缀为.obj），可执行程序（windows环境后缀为.exe）。
2.2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，比如程序运行时需要从中读取数据的文件，或者输出内容的文件。
本章讨论的是数据文件，在此之前我们接触到的C语言可能都是以终端的键盘为输入输出的对象，而能进行输入输出的不仅仅有终端，我们也可以从文件中读取数据，也可以将内容输出到文件中。
2.3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。
文件名包含三个部分：文件路径+文件主干+文件后缀
例如：c:\code\test.txt
为了方便起见，通常将文件标识称为文件名。
3、文件的打开和关闭
3.1文件指针
每一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、文件状态以及文件的位置等）。这些信息是保存在一个结构体变量中的。该结构体是由系统声明的，取名为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，使用者不必要在意其中的细节。
而通过文件指针变量对其进行管理会更加方便。
下面我们定义一个文件指针：
FILE* pf;//文件指针变量我们只需要在程序中调用这个文件指针变量，就可以找到相应的文件。
3.2文件的打开和关闭
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。
在编写程序的时候，在打开文件的同时，都会返回一个FILE*的指针变量指向该文件，也相当于建立了指针和文件的关系。
ANSIC 规定使用fopen函数来打开文件，fclose来关闭文件。
那么具体有哪些打开方式呢？下面有五个重要常用的打开方式：
| 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 |
当然fopen函数也是有可能被打开失败的，当打开失败的话，将会返回一个空指针
那么实践中，代码是如何具体实现的呢？
#include
int main()
{
FILE* pFile;
//打开文件
pFile = fopen("myfile.txt", "w");
if (pFile == NULL) {
perror("fopen");
return 1;
}
/*写文件
....
*/
//关闭文件
fclose(pFile);
pFile = NULL;
return 0;
} 
4、文件的顺序读写
顺序读写函数介绍
| 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 |
这是一组对文件进行读写字符的函数：
/* fopen fclose example */ #includeint main() { FILE* pFile; //打开文件 pFile = fopen("myfile.txt", "r"); if (pFile == NULL) { perror("fopen"); return 1; } fputc('a', pFile); fputc('b', pFile); fputc('c', pFile); fputc('d', pFile); int ch = fgetc(pFile); printf("%c ", ch); ch = fgetc(pFile); printf("%c ", ch); ch = fgetc(pFile); printf("%c ", ch); ch = fgetc(pFile); printf("%c ", ch); fclose(pFile); pFile = NULL; return 0; }
我们可以看到我们在进行，写文件的操作时，确实在文件myfile.txt里写入了abcd，然后我们再进行读文件的操作时，也可以在终端上看到abcd，所以这就是读写文件操作和结果。
注：fgetc在读取文件时，成功则返回相应的字符，失败的话返回的是EOF
所以我们读文件也可以这样：
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1 #include/* fopen fclose example */ #include int main() { FILE* pFile; //打开文件 pFile = fopen("myfile.txt", "r"); if (pFile == NULL) { perror("fopen"); return 1; } fputc('a', pFile); fputc('b', pFile); fputc('c', pFile); fputc('d', pFile); //读取 int ch = 0; while ((ch = fgetc(pFile)) != EOF) { printf("%c ", ch); } fclose(pFile); pFile = NULL; return 0; }
int main() { FILE* pf = fopen("data.txt", "w"); if (pf == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //写文件 //fputs("hello", pf); char arr[] = "hello"; fputs(arr, pf); fputs("world", pf); fclose(pf); pf = NULL; return 0; }int main() { FILE* pf = fopen("data.txt", "r"); if (pf == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //读文件 char arr[100] = {0}; fgets(arr, 100, pf); printf("%s", arr); fgets(arr, 100, pf); printf("%s", arr); fclose(pf); pf = NULL; return 0; }这一组函数的功能是可以对字符串进行读写操作。
#includestruct S { float f; char c; int n; }; int main() { struct S s = { 3.14f, 'w', 100 }; FILE* pf = fopen("data.txt", "w"); if (pf == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //写文件 fprintf(pf, "%f-%c-%d", s.f, s.c, s.n); fclose(pf); pf = NULL; return 0; } #includestruct S { float f; char c; int n; }; int main() { struct S s = {0}; FILE* pf = fopen("data.txt", "r"); if (pf == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //读文件 fscanf(pf, "%f-%c-%d", &(s.f), &(s.c), &(s.n)); printf("%f-%c-%d\n", s.f, s.c, s.n); fclose(pf); pf = NULL; return 0; } 这一组函数功能可以将带有特殊格式的进行读写操作。
#include//二进制的方式写进文件 int main() { int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 }; //写文件 FILE*pf = fopen("data.txt", "wb"); if (pf == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //二进制的写文件 fwrite(arr, sizeof(arr[0]), sizeof(arr)/sizeof(arr[0]), pf); fclose(pf); pf = NULL; return 0; } #include//二进制的方式读取文件 int main() { int arr[10] = {0}; //写文件 FILE* pf = fopen("data.txt", "rb"); if (pf == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //二进制的读文件 fread(arr, sizeof(arr[0]), sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), pf); int i = 0; for (i = 0; i < 10; i++) { printf("%d ", arr[i]); } fclose(pf); pf = NULL; return 0; } 这一组是以二进制的形式进行读写文件的
5、文件的随机读写
5.1fseek
5.2ftell
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (pf == NULL) {
perror("fopen");
return 1;
}
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
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);//d
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);//e
int pos = ftell(pf);
printf("pos = %d\n", pos);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 这个函数就是可以查看，当前文件指针指向了什么地方，从起始位置开始的偏移量。
5.3rewind
#include
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (pf == NULL) {
perror("fopen");
return 1;
}
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
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);//d
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);//e
rewind(pf);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);//a
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 这个函数可以让文件指针重置到起始位置。
6、文本文件和二进制文件
数据文件有两种形式：文本文件和二进制文件
数据一般存储在内存上都是以二进制的形式，如果不进行转换，输出的就是二进制文件，也就是上面提到的会变成一堆乱码，
如果要求在外存上以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。
一个数据在内存中是怎么存储的呢？
字符一律以ASCII形式存储，数值型数据既可以用ASCII形式存储，也可以使用二进制形式存储。
如有整数10000，如果以ASCII码的形式输出到磁盘，则磁盘中占用5个字节（每个字符一个字节），而二进制形式输出，则在磁盘上只占4个字节
#include
int main() {
int a = 10000;
FILE* pf = fopen("data.txt", "wb");
fwrite(&a, 4, 1, pf);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
} 
我们用这种方式将刚刚的文件添加到vs里面。
然后将文件以二进制的形式打开，就会看到二进制文件的存储形式了。
7、文本读取结束时的判定
7.1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);
}
//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);
}
//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];
fp = fopen("test.bin","rb");
size_t ret_code = fread(b, sizeof *b, SIZE, fp); // 读 double 的数组
if(ret_code == SIZE) {
puts("Array read successfully, contents: ");
for(int n = 0; n < SIZE; ++n) printf("%f ", b[n]);
putchar('\n');
} else { // error handling
if (feof(fp))
printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
else if (ferror(fp)) {
perror("Error reading test.bin");
}
}
fclose(fp);
} 8、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。
#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）
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;
} 这样的机制可以提高操作系统对于文件操作的效率，也正是因为有文件缓冲区的存在，在C语言进行文件操作的时候需要手动刷新缓冲区或者在文件操作结束时关闭文件，如果不做的话，很有可能会导致文件读写错误，或者文件数据丢失。