【C语言】文件操作篇-----程序文件和数据文件，文件的打开和关闭，二进制文件和文本文件，fopen，fclose【图文详解】

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前言

在了解完动态内存管理，我们本期将使用一些文件指针来对外部文件进行操作

前两期博客：

动态内存管理1：

【C语言】内存操作篇---动态内存管理----malloc，realloc，calloc和free的用法【图文详解】-CSDN博客

动态内存管理2：

【C语言】动态内存管理------常见错误，以及经典笔试题分析，柔性数组【图文详解】-CSDN博客

目录

一、为什么会有文件？

二、什么是文件？

2.1程序文件

2.2数据文件 

2.3之间的区别 

三、文件名 

四、 二进制文件和文本文件 

五、文件的打开和关闭

 4.1流和标准流

4.1.1流

4.1.2标准流

4.2文件指针

4.3文件的打开和关闭

4.3.1 fopen

4.3.2 fclose 

fopen和fclose的使用 

 文件操作的表格：

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一、为什么会有文件？

文件存在的主要目的是为了存储、组织和共享信息，而在计算机学习中，我们知道在内存上运行的东西，如果程序退出了，内存就会被回收，我们需要长期存储，就有了文件来进行存储，而文件是存储到硬盘上的，可以长期保存。

二、什么是文件？

文件是计算机存储数据的一种方式，它可以存储文本、图像、音频、视频等各种类型的信息。文件通常由一个或多个字符序列组成，每个字符可以是字母、数字、符号或控制字符。文件通常被保存在计算机的存储介质（例如硬盘、固态硬盘、光盘）中，并用于存储和传输数据。文件可以通过文件管理系统进行访问、编辑和管理。在计算机系统中，文件是组织和处理数据的基本单位，它们被用于存储和传输各种类型的信息。

2.1程序文件

程序文件（也称为可执行文件或代码文件）是包含计算机程序代码的文件。它们通常包含一系列指令和命令，告诉计算机如何执行特定的任务。程序文件在计算机上运行时，会被解释和执行，从而实现特定的功能。

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）等。

win11下的图标：

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，比如程序运行需要从中读取数据的文件，或者输出内容的文件。数据文件是存储数据信息的文件（本篇主要讨论数据文件），它们包含特定领域的数据，例如文本文件、图像文件、音频文件、视频文件等。数据文件用于存储和保存实际的数据内容，这些数据可以被程序文件读取、处理和操作。

数据文件可以存储各种类型的数据，例如文本文件中存储文本内容，图像文件中存储图像数据等。

常见的数据文件类型：

1. 文本文件：

   • .txt文件：存储文本内容，例如存储程序代码、日志文件等。
   • .csv文件：存储以逗号分隔的数据，例如存储表格数据、统计数据等。
   • .json文件：存储以JSON格式表示的数据，例如存储配置文件、API响应数据等。
   • .xml文件：存储以XML格式表示的数据，例如存储配置文件、数据传输等。
   • .html文件：存储超文本标记语言，用于网页的展示。

2. 图像文件：

   • .jpg或.jpeg文件：用于存储压缩的数字图像，常用于照片和图像的传输和显示。
   • .png文件：用于存储无损压缩的数字图像，支持透明背景，常用于Web图像和图形设计。
   • .gif文件：用于存储动画图像，支持多帧的图像文件格式。
   • .bmp文件：无损位图格式，用于存储图像数据的原始位图信息。

3. 音频文件：

   • .mp3文件：常用的音频压缩格式，用于存储音乐、声音等。
   • .wav文件：无损音频格式，用于存储音频数据的原始波形信息。

4. 视频文件：

   • .mp4文件：常用的视频压缩格式，用于存储视频数据，适合在Web和移动设备上播放。
   • .avi文件：Windows系统中常用的视频格式，支持多种视频和音频编解码器。
   • .mov文件：苹果公司开发的视频格式，通常用当谈到数据文件时

2.3之间的区别 

程序文件包含计算机程序的代码和指令，用于实现特定功能，并由计算机解释和执行。而数据文件则是存储实际数据信息的文件，供程序文件读取、处理和操作。简单来说，程序文件是计算机指令的集合，控制计算机的行为；数据文件是实际数据的存储媒介，供程序文件使用。

三、文件名 

文件名是指文件在文件系统中的名称。它是用来标识特定文件的字符串，并用于定位、访问和识别文件。文件名通常包括两部分：文件的名称和文件的扩展名（后缀）。

1. 文件名称：文件名称是文件的主要标识，用于描述文件的内容或作用。文件名称可以由字母、数字和一些特殊字符组成，但通常不包含文件系统不允许的特殊字符和空格。文件名称一般应具有描述性，以方便用户和开发者快速识别和查找文件。例如，对于一个名为"example.txt"的文本文件，"example"就是文件的名称。

2. 扩展名（后缀）：扩展名是文件名中的一部分，用于标识文件的类型或格式。扩展名出现在文件名的最后，通常由一个点（.）和几个字母组成。扩展名可以直接指示用于打开或处理文件的程序。例如，对于一个名为"example.txt"的文本文件，".txt"就是该文件的扩展名，它表示这是一个文本文件。

 而一个文件要有一个唯一的文件标识，以便用户识别和引用。
而我们更常说的文件名包含3部分：文件路径+文件名主干+文件后缀
例如：  C:\code\test.txt
为了方便，文件标识常被称为文件名。

四、 二进制文件和文本文件 

 按照数据的组织形式，我们又把数据文件称为二进制文件（文本文件）

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。 如有整数10000，如果以ASCII码的形式输出到磁盘，磁盘读取的信息就是，‘1’，‘0’，‘0’，‘0’，‘0’，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（VS2019测试）。

五、文件的打开和关闭

 4.1流和标准流

4.1.1流

在计算机科学中，流（Stream）是一种用于在程序和外部设备之间传输数据的概念，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同流操作的。
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

4.1.2标准流

 我们操作文件需要打开流，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。
        •    stdout - 标准输出流，大多数的环境中输出至显示器界面。
        •    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。

4.2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（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.

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，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。

创建一个 FILE的指针变量：

FILE* pf;

 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。

4.3文件的打开和关闭

 文件的操作一共有三步：

1.打开文件

2.操作文件

3.关闭文件

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。

4.3.1 fopen

fopen可以在cplusplus网查询： 

fopen - C++ Reference (cplusplus.com)

 函数原型如下：

FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );

函数介绍如下：

函数的使用和案例如下：

fopen的介绍

fopen的介绍：

fopen的原型中有两个形参， const char * filename, const char * mode，filename就是一个文件名，我们这里说的文件名，通常都是文件路径+文件名主干+文件后缀，其次是mode，mode有方式方法的意思，这里说的就是我们用什么方式打开这个文件，方式对应的是表格中的字符

这里是edge的翻译如下： 

4.3.2 fclose 

fclose可以在cplusplus查询： 

fclose - C++ Reference (cplusplus.com)

 fclose的介绍：

 fclose的功能和使用案例：

 fclose的介绍

 fclose函数是C语言中用于关闭文件的函数。它用于将打开的文件与文件指针断开连接，并释放相关资源。ANSIC规定使用  fopen 函数来打开文件，fclose 来关闭文件。注意，在关闭文件之前，务必确保对文件的所有读写操作都已完成，否则可能会导致数据丢失或其他错误。此外，如果文件未成功打开（文件指针为NULL），则不应使用fclose函数来关闭文件。

fopen和fclose的使用 

打开当前目录中的文件： 

#include<stdio.h>int main()
{FILE* pf = fopen("text.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return ;}fclose(pf);pf = NULL;
}

fopen和fclose的使用如上，在上述示例中，先使用fopen函数打开一个文件text.txt并获得一个文件指针，然后对文件进行操作，最后使用fclose函数关闭文件。关闭文件后，可以确保在程序中不再使用该文件。 

如果我们并未发现文件，我们就使用perror直接打印出错误信息。

效果如下：

 打开成功：

打开绝对路径的文件： 

#include<stdio.h>int main()
{FILE* pf = fopen("E:\\Users\\云山若汐\\Desktop\\新建 文本文档 (2).txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return ;}fclose(pf);pf = NULL;
}

失败：

成功：

 打开相对路径，C语言用.表示当前目录，..表示上一级目录

 这是我的当前路径：C:\Users\云山若汐\source\repos\test2\test2

而我现在把文件放到repos下：

我的文件路径可以写成./../../test.txt

#include<stdio.h>int main()
{FILE* pf = fopen("./../../test.txt", "w");if (pf == NULL){perror("fopen");return ;}fclose(pf);pf = NULL;
}

失败： 

成功：

 文件操作的表格：

感谢各位同伴的支持，本期文件操作篇就讲解到这啦，如果你觉得写的不错的话，可以给个一键三连，点赞关注+收藏，若有不足，欢迎各位在评论区讨论。