C语言：文件操作详解
创作不易，友友们给个三连吧！！
一、为什么我们需要使用文件
我们在写程序的时候，输入的数据是存储在电脑内存中的，如果程序退出内存回收，相应数据也就丢失了，等再次运行程序，就看不到上次输入的数据了，所以为了能够让我们的数据永久化保存，我们可以使用文件！
二、什么是文件
2.1 文件的分类
在磁盘（硬盘上）的文件就叫做文件，在程序设计中，文件一般分为两种：程序文件、数据文件。
程序文件包括源文件（.c）,目标文件(windows环境后缀为.obj)，可执行程序(windows环境后缀为.exe)
数据文件，因为文件的内容不一定是程序，也可能是程序运行时读写的数据，所以可以理解为程序运行需要从中读取数据的文件，或者输出内容的文件。
本文内容以数据文件为主！！
2.2 终端
终端：包括显示器、鼠标、键盘、耳机、麦克风、显示器和摄像头等等。 这些外围设备就被称为终端，负责向主机输入数据的就叫输入终端，比如鼠标、键盘、麦克风、摄像头，负责接收主机输出数据的设备就被称作输出终端，比如显示器、耳机。
以往在C语言程序编写中，我们处理数据的输入和输出都是以终端为对象的,即通过终端的键盘输入数据，并将运行结果显示在显示器上。
但是这样的方式显然不能达到永久保存数据的目的，所以我们需要把信息输出到磁盘的文件中，当我们需要的时候再通过磁盘中的文件将数据读取到内存中去使用！
2.3 文件名
我们为了将程序中输入的数据永久化保存起来，就需要用到文件，而每个文件都要自己的一个唯一的标识，用来方便用户的识别和引用。我们把这种文件标识叫做文件名。
文件名包括了3部分:文件路径+文件名主干+文件后缀
比如c:\code\test.txt
c:\code是文件路径，test是文件主干，.txt是文件后缀
一般想要知道某个文件的路径，即找到这个文件，右击属性，就可以找到他的位置
三、二进制文件和文本文件
根据数据的组织形式，数据文件又被区分为文本文件和二进制文件。
数据在内存中是以二进制形式存储的，所以如果不加以转换输出到磁盘文件中，那该文件就是二进制文件。如果要求以ASCII码的形式是存储在磁盘文件中，那么在存储前需要将二进制转换成ASCII形势存储，那么该文件就被成为文本文件。
数据在内存中的存储形式：字符一律以ASCII码形式存储，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。
.txt后缀的文件一般为文本文件的格式，是我们肉眼可以看得懂的，而二进制文件是我们肉眼看不懂得，但是编译器可以读懂。
四、文件的打开和关闭
如何操作文件呢？操作文件的步骤其实和我们喝饮料一样，喝饮料的时候，先打开瓶盖，然后喝，最后关紧瓶盖。而我们想要操作文件，首先是打开文件，然后对文件进行读写操作，最后是关闭文件。
4.1 流
我们程序的数据需要输出到各种外部设备，也需要从外部设备获取数据，不同的外部设备的输⼊输出操作各不相同，为了方便程序员对各种设备进⾏⽅便的操作，我们抽象出了流的概念，我们可以把流想象成流淌着字符的河。
也就是说，流其实就是程序底层设计出来的一种东西，他存在于内存中的某一块区域，专门负责对接不同的外部设备，所以我们程序员并不需要关心我们的数据如何和外部设备建立联系，我们只需要关注流！！所以C程序针对⽂件、画面、键盘等的数据输⼊输出操作都是通过流操作的。
⼀般情况下，我们要想向流⾥写数据，或者从流中读取数据，都是要打开流，然后操作。
4.2 标准流
在C程序中，我们通过键盘输入数据，并向屏幕中输出数据，其实都是通过流来完成。
因为在C语言程序启动的时候，默认打开了3个流：
• stdin - 标准输⼊流，在⼤多数的环境中从键盘输⼊，scanf函数就是从标准输⼊流中读取数据。
• stdout - 标准输出流，⼤多数的环境中输出⾄显⽰器界⾯，printf函数就是将信息输出到标准输出流中。
• stderr - 标准错误流，大多数环境中输出到显示器界流。perror函数就是将错误的信息输出到标准输出流中
有了这三个流，我们就可以通过scanf/printf/perror函数来进行输入和输出操作。
而流本身作为程序底层开发出来的内容，存在于内存中的某一块区域，C语言中，通过FILE*的文件指针来维护流的各种操作。
stdin、stdout、stderr 三个流的类型是： FILE* ，通常称为⽂件指针。
4.3 文件指针
缓冲⽂件系统中，关键的概念是“⽂件类型指针”，简称“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区，专门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。该结构体类型是由系 统声明的，取名FILE。
例如，VS2013编译环境提供的 stdio.h 头⽂件中有以下的⽂件类型申明：
struct _iobuf {
char *_ptr;
int _cnt;
char *_base;
int _flag;
int _file;
int _charbuf;
int _bufsiz;
char *_tmpfname;
};
typedef struct _iobuf FILE;不同的C编译器的FLIE类型包含的内容不完全相同，但是大同小异，理论上来说，越高级的编译器，封装得会越完善，所以越不容易观察到这些细节。
也就是说，我们每当打开一个文件，系统就会根据文件的情况况⾃动创建⼀个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。
如图，首先我们打开文件，其实就是向内存中申请了一块空间，该空间的类型是FILE类型，我们把它称为文本信息区，该文本信息区首先会根据原有的文本信息进行填充，之后再由操作者利用FILE*指针对这个文本信息区进行读或者写的操作，我们程序员不需要知道文件（data.txt）是如何和这个用结构体变量存储的文件信息区建立联系的，我们只需要知道我们可以用FILE*来操作文件，该文本信息区就相当于"流"，我们通过"流"和外部设备建立联系。
4.4 文件的打开和关闭
文件在读写之前要打开文件，使用结束后应关闭文件。
而我们在打开文件的同时，都会返回一个FILE*类型的指针，来帮助我们建立和该文件的联系，我们可以通过这个指针来进行读写的操作。
ANSIC 规定使⽤ fopen 函数来打开文件， fclose 来关闭文件。
4.4.1 fopen
const char * filename：传需要打开的文件的文件名 const char * mode ：传该文件的打开方式 Open file:作用是打开文件
返回类型：FILE*指针，我们可以通过该指针完成对文件的读写操作（相当于通过该指针打开了一个文件流）
注：文件可能会打开失败，如果FILE*指针成功返回，说明打开成功，如果返回的是NULL，则打开失败！
4.4.2 fclose
FILE * stream：传维护该文件流的指针 Close file：作用是关闭文件
4.4.3 打开模式
fopen函数中的参数mode表示文件的打开模式，下面都是文件的打开模式。
4.4.3.1 w和a的区别
w和a都可以写，但是如果我们打开的文件原来保存着一些数据，用w的话，会先清空掉文件的数据再进行写的操作，而用a则是直接在这些数据的后面进行追加
4.4.3.2 r+、w+、a+的区别
r+是覆盖写，即在原来文件数据的基础上从头开始覆盖写入
w+是清空写，即原来文件数据会被清空再开始写
a+是追加写，即在原本文件数据的基础上在后面追加写入
4.4.4 文件的存储路径
1.相对路径
int main()
{
FILE* pf;
//打开文件
pf = fopen("./../data.txt", "w");//桌面生成
if (pf == NULL)//如果打开失败
{
perror("fopen");
return 1;
}
//文件操作
//关闭文件
fclose(pf);
return 0;
}./ 当前目录
../ 上一级目录
/ 根目录
2.绝对路径
int main()
{
FILE* pf;
//打开文件
pf = fopen("C:\\Users\\lenovo\\Desktop\\data.txt", "w");//桌面生成
if (pf == NULL)//如果打开失败
{
perror("fopen");
return 1;
}
//文件操作
//关闭文件
fclose(pf);
return 0;
}五、文件的顺序读写
顺序读写函数介绍：
上⾯说的适⽤于所有输⼊流⼀般指适⽤于标准输⼊流和其他输⼊流（如⽂件输⼊流）；所有输出流⼀ 般指适⽤于标准输出流和其他输出流（如⽂件输出流）。
5.1 fputc
int character ：传需要输出的字符 FILE * stream：传需要输出的流 Write character to stream：作用是将字符写入流中
放置的过程其实跟光标有关，最开始光标是在最前面，输出a的时候光标移到b的后面了，所以再输出的b就是在a的后面，以此类推。
fpuc可适用于所有输出流，所以也可以使用标准输出流
5.2 fgetc
FILE * stream：传需要读取的流 Get character from stream：作用是从流中获取字符
注：如果读取失败，会返回EOF;
原本文件里有abcd，我们调用了四次fgetc将他读取出来并打印在屏幕上。
与fputc一样，fgetc也适用于标准输入流，所以也可以从键盘读取
但是因为读取也是按照光标去逐个读取的，所以如果加上空格，就会有的数据读取不到
写一个代码，完成将data.txt文件的内容，拷贝一份生成data1.txt文件
int main()
{
//打开文件
FILE* pfread = fopen("data.txt", "r");
if (pfread == NULL)//如果打开失败
{
perror("fopen->data.txt");
return 1;
}
FILE* pfwrite = fopen("data1.txt", "w");
if (pfwrite == NULL)//如果打开失败
{
//第二次打开文件，如果打开失败，返回前必须把前一个文件关闭掉并置空
fclose(pfread);
pfread = NULL;
perror("open->data1.txt");
return 1;
}
//文件操作
//数据的拷贝
int ch = 0;
while ((ch = fgetc(pfread)) != EOF)//循环读取直到读取不到
{
fputc(ch, pfwrite);
}
//循环结束后可以做到完全拷贝
//关闭文件
fclose(pfread);
fclose(pfwrite);
return 0;
}5.3 fputs
const char * str：传需要输出的字符串 FILE * stream：传需要输出的流 Write string to stream：作用是将字符串写入流中
5.4 fgets
char * str：传字符串存放的地址（一般是一个字符数组） int num：传从流中读取的最大字符串长度（由于字符串末尾有一个\0,所以默认其实最多读取num-1个） FILE * stream：传需要读取的流 Get string from stream：作用是从流中获取字符串
我们可以看到，由于字符串的末尾要默认跟一个\0，所以最多只能读取num-1个到arr数组中
5.5 fprintf
FILE * stream：传需要输出的流 const char * format：传格式化字符串,用于指定输出的格式。 ...：可变参数列表 Write formatted data to stream：作用是将一块格式化的数据输出到流中
5.6 fscanf
FILE * stream:传需要读取的流 const char * format:传格式化字符串,用于指定输入的格式。 ...:可变参数列表 Read formatted data from stream:作用是从流中读取一块格式化的数据
注：%f打印时可以控制格式
5.7 fwrite
const void * ptr：传要写入的数据的指针 size_t size：传每个数据的大小 size_t count：传要写入数据项的数量 FILE * stream：传需要输出的流 Write block of data to stream：作用是将整块的数据输出到流中
因为是二进制形式，所以我们看不懂，但是编译器可以看懂，所以要使用fwrite就要配套使用fread！！
注：无论是什么文件，字符都是以ascii码值存储的，所以打印出来都一样!!
5.8 fread
const void * ptr：传要写入的数据的指针
size_t size：传每个数据的大小
size_t count：传要写入数据项的数量
FILE * stream：传需要输入的流
Read block of data to stream：作用是将整块的数据输入到流中
将fwrite输出到文件里的数据通过fread成功读取回来。
六、一些函数的对比
6.1 scanf/fscanf/sscanf
const char * s:用于读取的字符串 const char * format:格式化的字符串，用于输入指定的格式 ...:可变参数列表 Read formatted data from string:在字符串中读取一个格式化的数据
对比一下参数，共同点都是读取一个格式化的数据，不同的是scanf是默认的标准输入流，从键盘上读取，而fscanf是所有的标准输入流都可以，参数可以传文件流也可以跟scanf一样传stdin（标准输入流），而sscanf是从一个字符串中读取。
6.2 printf/fprintf/sprintf
const char * s:用于输出的字符串
const char * format:格式化的字符串，用于输出指定的格式
...:可变参数列表
Write formatted data from string:把一个格式化的数据转换成字符串
对比一下参数，共同点都是输出一个格式化的数据，不同的是printf是默认的标准输出流，输出到屏幕上，而fprintf是所有的标准输出流都可以，参数可以传文件流也可以跟printf一样传stdout（标准输入流），而sprintf是输出到一个字符串中。
6.3 总结
scanf：针对标准输入（键盘）的格式化输入函数
printf：针对标准输出（屏幕）的格式化输出函数
fscanf：针对所有输入流的格式化输入函数
fprintf：针对所有输出流的格式化输入函数
sscanf：从一个字符串中读取格式化的数据
sprintf：把一个格式化的数据转换成字符串
七、文件的随机读写
顺序读写，顾名思义就是按顺序读写，本质是根据光标的移动按顺序读写，而光标最开始就是在文件的最前面。
这里的随机，并不是类型随机数的那种随机，而是我们想在文件哪个位置读取就在哪个位置读取，想在文件哪个位置输出就在哪个位置输出，那么我们想要实现文件的随机读写，就要想办法去操控光标。
而由于流是通过FILE*指针维护的，所以本质上，也是通过操控指针来达到操控光标的目的。
7.1 fseek
FILE * stream：需要操作的流 long int offset： 偏移量 int origin：起始位置
这个origin可以传3个参数：
SEEK_SET：起始位置
SEEK_CUR：当前光标的位置
SEEK_END：文件的末尾
Reposition stream position indicator：作用是重新定位光标位置指示器（根据⽂件指针的位置和偏移量来定位⽂件指针）
7.2 ftell
FILE * stream：需要操作的流 Get current position in stream：作用是获取流中的当前位置（返回⽂件指针相对于起始位置的偏移量）
利用fseek和ftell来判断文件有多少个字节（fseek操控光标到尾部，再由ftell返回长度）
7.3 rewind
FILE * stream：需要操作的流 Set position of stream to the beginning：作用是将流的位置设置为开头（即让文件指针返回到文件的起始位置）
八、文件读取结束的判定
8.1 feof
FILE * stream：需要操作的流 Check end-of-file indicator：作用是检查文件结束指示符（即在文件读取结束后，判断是否是因为遇到文件末尾而结束）
8.2 ferror
FILE * stream：需要操作的流 Check error indicator：作用是检查错误指示灯（即检查操作目标文件的过程中是否出现了错误）
8.3 判断文本文件是否读取结束的方法
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 .
8.4 判断二进制文件是否读取结束的方法
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。
8.5 判断文件是因为什么原因结束的
8.5.1 文本文件 
8.5.2 二进制文件
8.6 putchar
int character：要输出的字符 Write character to stdout：作用是将字符写到屏幕上
8.7 getchar
Get character from stdin：作用是从键盘获取字符
九、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。
这⾥可以得出⼀个结论：
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。 如果不做，可能导致读写⽂件的问题（数据丢失）。
