C语言之文件操作

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为什么使用文件

什么是文件

程序文件

数据文件

文件名

二进制文件和文本文件

文件的打开和关闭

流和标准流

文件指针

文件的打开和关闭

文件顺序读写

顺序读写函数

文件的随机读写

fseek

ftell

rewind

文件缓冲区

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为什么使用文件

        如果没有文件，我们写的程序的数据是存储在电脑的内存中，如果程序退出，内存回收，数据就丢失了，等再次运行程序，是看不到上次程序的数据的，如果要将数据进行持久化的保存，可以使用文件来进行保存。

什么是文件

磁盘上的文件是文件。
但是在程序设计中，我们⼀般谈的文件有两种：程序文件、数据文件

程序文件

  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）

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。
  在以前所处理数据的输⼊输出都是以终端为对象的，即从终端的键盘输⼊数据，运行结果显示到显示器上。
  其实有时候我们会把信息输出到磁盘上，当需要的时候再从磁盘上把数据读取到内存中使用，这里处理的就是磁盘上文件。

文件名

一个文件要有⼀个唯⼀的文件标识，以便用户使用和识别。
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

二进制文件和文本文件

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。
  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。
  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。

文件的打开和关闭

流和标准流

流： 

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，抽象出了流的概念，我们可以把流想象成流淌着字符的河。
  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。

标准流：

  那为什么我们从键盘输⼊数据，向屏幕上输出数据，并没有打开流呢？
  那是因为C语⾔程序在启动的时候，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到显示器界面，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⾯。
这是默认打开了这三个流，我们使用scanf、printf等函数就可以直接进行输⼊输出操作的。
stdin、stdout、stderr三个流的类型是： FILE* ，通常称为文件指针。
C语言中，就是通过 FILE* 的文件指针来维护流的各种操作的。

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”。
  每个被使用的文件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。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.

//VS编译环境下stdio.h头文件内文件类型声明
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FILE类型包含的内容不完全相同。
每当打开⼀个文件件的时候，系统会根据文件件的情况⾃动创建⼀个FILE结构的变量，并填充其中的信息。
  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。
  可以创建⼀个FILE*的指针变量:

FILE* pf//文件指针变量

  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。通过该文件信息区中的信息就能够访问该文件。通过文件指针变量能够间接找到与它关联的文件

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

//打开文件
FILE * fopen (const char *filename,const char * mode);

//关闭文件
fclose (FILE * stream);

mode表示文件的打开模式，下面都是文件的打开模式：

 

/* fopen fclose example */
#include 
int main ()
{
    FILE * pFile;
    //打开⽂件
    pFile = fopen ("filename.txt","w");
    //⽂件操作
    if (pFile!=NULL)
    {
        fputs ("fopen example",pFile);
        //关闭⽂件
        fclose (pFile);
    }
    return 0;
}

文件顺序读写

顺序读写函数

  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）

文件的随机读写

fseek

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。

int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );

//创建文件内容为this is a boy 并通过文件操作将boy替换成girl
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
int main() {
	FILE* pFile;
	pFile=fopen("test.txt","wb");
	fputs("This is a boy.", pFile);
	fseek(pFile, 10, SEEK_SET);
	fputs("girl", pFile);
	fclose(pFile);
	return 0;
}

ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

long int ftell ( FILE * stream );

//求文件字节
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include 
int main()
{
    FILE* pFile;
    long size;
    pFile = fopen("myfile.txt", "rb");
    if (pFile == NULL) perror("Error opening file");
    else
    {
        fseek(pFile, 0, SEEK_END);   
        size = ftell(pFile);
        fclose(pFile);
        printf("Size of myfile.txt: %ld bytes.\n", size);
    }
    return 0;
}

rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置

void rewind(FILE * stream)

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
/* rewind example */
#include 
int main()
{
    int n;
    FILE* pFile;
    char buffer[27];
    pFile = fopen("myfile.txt", "w+");
    for (n = 'A'; n <= 'Z'; n++)
        fputc(n, pFile);
    rewind(pFile);
    fread(buffer, 1, 26, pFile);
    fclose(pFile);
    buffer[26] = '\0';
    puts(buffer);
    return 0;
}

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。