C语言——如何进行文件操作

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 这是一篇关于文件操作的文章，前面的文章会比较多，但是不用担心，我已经为你们总结好了。还有关键例子来助力你理解。话不多说，我们现在开始！！！！（建议使用电脑观看哦）

目录

前言：为什么要使用文件？？？？？

1.那什么是文件呢？？？

1.1 文件名

2. 什么是二进制文件和文本文件？

3. 文件的打开和关闭

3.1 流和标准流

3.1.1 流（中间商）

3.1.2 标准流

3.2 文件指针

3.3 文件的打开和关闭

4. 文件的顺序读写

4.1 顺序读写函数介绍

4.2 对比⼀组函数：

5. 文件的随机读写

5.1 fseek

5.2 ftell

5.3 rewind

6. 文件读取结束的判定

6.1 被错误使用的 feof

7. 文件缓冲区

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前言：为什么要使用文件？？？？？

假设没有文件，那么我们写的程序的数据是储存子啊电脑的内存上，如果程序退出，内存回收，数据就会丢失了，等再次运行程序，是看不到上次程序的数据的，如果将数据进行持久化的保存，我们就可以使用文件。

本次学习的是数据文件。在之前我们所以的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的文件。

1.那什么是文件呢？？？

其实磁盘上的文件就是文件。但是在程序设计中，我们一般的文件有两种：程序文件，数据文件（从文件功能的角度来分类的 ）。

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点文件，或者输出内容的文件。

1.1 文件名

每一个文件都要有一个唯一的文件标识，以便用户识别和引用。

文件包含3部分：文件路径+文件名主干+文件后缀；、

例如：D:\code\test.txt

为了方便起见，文件标识常被称为文件名。

2. 什么是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。

有个疑问：一个数据在内存中是怎么存储的呢？

字符一律以ASCII码形式存储，数值型数据即可以用ASCII码形式存储，也可以使用二进制形式存储。

如：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。

测试代码：

#include<stdio.h>
int main()
{int a = 10000;FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");fwrite(&a, 4, 1, pf);//⼆进制的形式写到⽂件中fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

 10000在二进制文件中

 

3. 文件的打开和关闭

3.1 流和标准流

3.1.1 流（中间商）

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。

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，我们要向流中写数据，或者从流中读取数据，都是要打开流，然后操作。

3.1.2 标准流

我们会发现我们从键盘输入数据，向屏幕上输出数据，并没有发现有流打开。

其实C语音程序在启动的时候，就默认打开了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了。

stdin、stdout、stder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。

3.2 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（若文件的名字，文件状态乃至文件当前的位置等）。这些信息是保证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，VS编译环境提供的stdio.h头文件中有以下的文件类型声明：

struct _iobuf {char* _ptr;int _cnt;char* _base;int _flag;int _file;int _charbuf;int _bufsiz;char* _tmpfname;
};
typedef struct _iobuf FILE;

注意：不同的C编译器的FILE类型包括的内容不完全相同，但是大同小异。

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，并且填充其中的信息，使用者不关心细节。

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;//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（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间接找到与它关联的文件。

 

3.3 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。

//打开⽂件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );文件名                打开方式
//关闭⽂件
int fclose ( FILE * stream );

mode 表示文件的打开模式，下面都是文件的打开模式：

例如：

//   . 表示当前目录
//  .. 表示上一级路径
//FILE* p=fopen("./../data.txt", "w");./../--相对路径
//FILE* p=fopen("c:\\dast\\1\\data.txt","r");\\...\\\...\\绝对路径
int main()
{//打开文件，为了写FILE* p=fopen("data.txt", "w");//没有文件时新建一个，有文件并且里面有内容，会清空文件内容if (p == NULL){perror("fopen");return 1;}//写文件//关闭文件fclose(p);p = NULL;return 0;
}

4. 文件的顺序读写

4.1 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）

例如：

int main()
{//打开文件，为了写FILE* p = fopen("data.txt", "r");//写用w，读用rif (p == NULL){perror("fopen");return 1;}//写文件//fputc('a', p);//fputc('b', p);//fputc('c', p);//fputc('d', p);//for (int i = 0; i < 26; i++)//{//	fputc('a' + i, p);//	fputc('a' + i, stdout);//stdout--关联到屏幕的标准输出流//	fputc('\n', p);//}//读文件int ch = fgetc(p);printf("%c ", ch);ch = fgetc(p);printf("%c ", ch);ch = fgetc(p);printf("%c ", ch);//关闭文件fclose(p);p = NULL;return 0;
}

 fputs 举例：

//fputs---写一串字符串进去文件里
int main()
{FILE* p3 = fopen("data.txt", "w");if (p3 == NULL){perror("fopen");return 1;}//写入fputs("abcdef\n", p3);fputs("abcdef\n", p3);fclose(p3);p3 = NULL;return 0;
}

fgets 举例：

//fputs---写一串字符串进去文件里
int main()
{FILE* p3 = fopen("data.txt", "w");if (p3 == NULL){perror("fopen");return 1;}//读取char arr[20];fgets(arr, 10, p3);//char* fgets(char* str,int num,FILE*stream)---只会读num-1个字符,放在str中；//字符最后为\0；fclose(p3);p3 = NULL;return 0;
}

 fprintf 举例：

//fprintf---可变参数变量
struct str
{char name[20];int eage;float score;
};
int main()
{struct str s = { "zhangsan",100,100.0f };struct str t = { 0 };FILE* p = fopen("data3.txt", "w");if (p == NULL){perror("p");return 1;}//写文件fprintf(p, "%s %d %f", s.name, s.eage, s.score);fclose(p);p = NULL;return 0;
}

fscanf 举例：

struct str
{char name[20];int eage;float score;
};
int main()
{struct str s = { "zhangsan",100,100.0f };struct str t = { 0 };FILE* p = fopen("data3.txt", "r");if (p == NULL){perror("p");return 1;}//写读文件fscanf(p, "%s %d %f", t.name, &(t.eage), &(t.score));fprintf(stdout, "%s %d %f", t.name, t.eage, t.score);fclose(p);p = NULL;return 0;
}

fwrite 举例：

struct str
{char name[20];int eage;float score;
};
int main()
{struct str s = { "zhangsan",100,100.0f };struct str t = {0};FILE* p = fopen("data5.txt", "wb");if (p == NULL){perror("p");return 1;}//以二进制的方式写文件fwrite(&s,sizeof(s),1,p);fclose(p);p = NULL;return 0;
}

fread 举例： 

struct str
{char name[20];int eage;float score;
};
int main()
{struct str s = { "zhangsan",100,100.0f };struct str t = {0};FILE* p = fopen("data5.txt", "r");if (p == NULL){perror("p");return 1;}//以二进制的方式读文件fread(&t, sizeof(t), 1, p);printf( "%s %d %f", t.name, t.eage, t.score);fclose(p);p = NULL;return 0;
}

4.2 对比⼀组函数：

scanf/fscanf/sscanf

printf/fprintf/sprintf

scanf --针对标准输入（键盘）的格式化输入函数

printf--针对标准输出流（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出函数

sscanf--从一个字符串中读取一个格式化的数据

sprintf--把一个格式化的数据转换成字符串

举例：

struct s
{char name[20];int age;float score;
};
int main()
{struct s a = { "zhangsan",10,100 };char arr[100];sprintf(arr,"%s %d %f", a.name, a.age, a.score);//把结构体中的数据存放在字符数组中printf("%s\n", arr);struct s b = { 0 };sscanf(arr, "%s %d %f", b.name, &(b.age), &(b.score));//把字符数组中的数据读取出来存到结构体b中printf("%s %d %f\n", b.name, b.age, b.score);return 0;
}

5. 文件的随机读写

5.1 fseek

根据文件指针的位置和偏移量来定文件指针（文件内容的光标 ）。

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

例子

//文件的随机读写
//fseek--根据文件内容的光标进行读写
//int fseek(FILE* stream,long int offset,int origin);
//origin有三种选择
//1. SEEK_SET--从起始位置开始
//2. SEEK_CUR--从当前光标位置开始
//3. SEEK_END--从最后一位开始
int main()
{FILE* pf = fopen("data.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//读文件int ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);fseek(pf, -3, SEEK_CUR);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);return 0;
}

5.2 ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

long int ftell ( FILE * stream );

例子：

//ftell--放回的是文件指针相对于起始位置的偏移量int main()
{FILE* pf = fopen("data.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//读文件int ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);int n = ftell(pf);printf("%d\n", n);fseek(pf, -n, SEEK_CUR);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);return 0;
}

5.3 rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置

void rewind ( FILE * stream );

例子：

//rewind--让文件指针的位置回到文件的起始位置int main()
{FILE* pf = fopen("data.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//读文件int ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);rewind(pf);//让文件指针回到文件起始位置ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);return 0;
}

6. 文件读取结束的判定

6.1 被错误使用的 feof

牢记：在文件读取过程中，不能用 feof函数的返回值直接来判断文件是否结束。

feof 的作用是：当文件读取结束的时候，判断是读取结束的原因是否是：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；

fgetc 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践要读的个数。

例如：

fread 判断返回值是否小于实际读的个数。

文本文件：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{int c; // 注意：int，⾮char，要求处理EOFFILE* 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EOFwhile ((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：

//二进制的例子
#include <stdio.h>
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 handlingif (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 <stdio.h>
#include <windows.h>
//VS2019 WIN11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;
}

结论：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。