c语言：文件操作

1. 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，我们可以使⽤ ⽂件。

2. 什么是⽂件？

磁盘（硬盘）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（从⽂件功能的⻆度来分类 的）。

2.1 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）。

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。

本篇文章讨论的是数据⽂件。

在以前各章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。

2.3 ⽂件名

⼀个⽂件要有⼀个唯⼀的⽂件标识，以便⽤⼾识别和引⽤。

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

为了⽅便起⻅，⽂件标识常被称为⽂件名。

3. 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的⽂件中，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。

⼀个数据在⽂件中是怎么存储的呢？ 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。

4. ⽂件的打开和关闭

4.1 流和标准流

4.1.1 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。

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。

4.1.2 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.

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FILE类型包含的内容不完全相同，但是⼤同⼩异。

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。

下⾯我们可以创建⼀个FILE*的指针变量:

FILE* p；

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。

ANSI C 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 
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：

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
“r+”（读写）	为了读和写，打开⼀个⽂本⽂件	出错
“w+”（读写）	为了读和写，建议⼀个新的⽂件	建⽴⼀个新的⽂件
“a+”（读写）	打开⼀个⽂件，在⽂件尾进⾏读写	建⽴⼀个新的⽂件
“rb+”（读写）	为了读和写打开⼀个⼆进制⽂件	出错
“wb+”（读 写）	为了读和写，新建⼀个新的⼆进制⽂件	建⽴⼀个新的⽂件
“ab”（追加）	向⼀个⼆进制⽂件尾添加数据	建⽴⼀个新的⽂件
“ab+”（读 写）	打开⼀个⼆进制⽂件，在⽂件尾进⾏读和写	建⽴⼀个新的⽂件

实例代码：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int main()
{FILE* pf = fopen("text.txt", "w");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//写文件//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

5. ⽂件的顺序读写

5.1 顺序读写函数介绍

函数名	功能	适⽤于
fgetc	字符输⼊函数	所有输⼊流
fputc	字符输出函数	所有输出流
fgets	⽂本⾏输⼊函数	所有输⼊流
fputs	⽂本⾏输出函数	所有输出流
fscanf	格式化输⼊函数	所有输⼊流
fprintf	格式化输出函数	所有输出流
fread	⼆进制输⼊	⽂件
fwrite	⼆进制输出	⽂件

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）。

5.1.1 fgetc

fgetc函数从流中读字符。

int fgetc ( FILE * stream );

 例如：

#include <stdio.h>
int main ()
{FILE * pFile;int c;int n = 0;pFile=fopen ("myfile.txt","r");if (pFile==NULL) perror ("Error opening file");else{do {c = fgetc (pFile);if (c == '$') n++;} while (c != EOF);fclose (pFile);printf ("The file contains %d dollar sign characters ($).\n",n);}return 0;
}

该程序逐字符读取一个名为myfile.txt的现有文件，并使用n变量来计算文件中包含的美元字符数（$）。

5.1.2 fputc

fputc函数写字符到流中

int fputc ( int character, FILE * stream );

 例如：

 此程序会创建一个名为example.txt的文件，并将abcdefghijklmnopqrstuvwxyz写入其中。

5.1.3 fgets

fgets从流中读字符串

char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );

 参数

str指向复制读取字符串的字符数组的指针。

num要复制到str中的最大字符数（包括终止的null字符）。

stream指向标识输入流的FILE对象的指针。std不能用作从标准输入读取的参数。

返回值

成功后，函数返回str。如果在尝试读取字符时遇到文件的末尾，则指示符号集（feof）的末尾。若在读取任何字符之前发生这种情况，则返回的指针为空指针（并且存储的内容不变）。如果发生读取错误，则会设置错误指示器（ferror），并返回一个空指针（但str指向的内容可能已更改）。

例如

#include <stdio.h>int main()
{FILE * pFile;char mystring [100];pFile = fopen ("myfile.txt" , "r");if (pFile == NULL) perror ("Error opening file");else {if ( fgets (mystring , 100 , pFile) != NULL )puts (mystring);fclose (pFile);}return 0;
}

 此示例读取myfile.tx的第一行或前99个字符（以先到者为准），并将它们打印在屏幕上。

5.1.4 fputs

fputs函数将字符串写入

int fputs(const char *str, FILE *stream);

• str 是要写入的字符串。
• stream 是要写入的文件流

fputs 函数会将字符串 str 中的字符逐个写入到文件流 stream 中，直到遇到字符串结束符 \0。如果成功写入，则返回非负值；如果发生错误，则返回 EOF。

例如：

#include <stdio.h>
int main()
{FILE* pc = fopen("example.txt", "w");if (pc == NULL){perror("fopen");return 1;}else{fputs("ma jun jin da chang", pc);}return 0;
}

 

6. ⽂件的随机读写

6.1 fseek

fseek 是 C 语言中的一个标准库函数，用于设置文件流的位置指针，从而在文件中定位到特定的位置。它的函数原型如下：

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

• stream 是要设置位置的文件流，通常是通过 fopen 打开的文件指针。
• offset 是偏移量，表示相对于 origin 的位置偏移。它的类型为 long int，通常是以字节为单位的偏移量。
• origin 是起始位置，可以是下列常量之一：
  • SEEK_SET：从文件起始位置开始计算偏移量。
  • SEEK_CUR：从当前位置开始计算偏移量。
  • SEEK_END：从文件末尾位置开始计算偏移量。

fseek 函数会将文件流 stream 的位置指针设置为由 offset 和 origin 指定的位置。如果成功设置位置指针，则返回 0；如果发生错误，则返回非零值。

通过 fseek 函数，可以在文件中进行随机访问，定位到特定位置读取或写入数据。

例如：

#include <stdio.h>
int main ()
{FILE * pFile;pFile = fopen ( "example.txt" , "wb" );fputs ( "This is an apple." , pFile );fseek ( pFile , 9 , SEEK_SET );fputs ( " sam" , pFile );fclose ( pFile );return 0;
}

6.2 ftell

 ftell 是 C 语言中的一个标准库函数，用于获取文件流的当前位置指针相对于文件起始位置的偏移量（以字节为单位）。它的函数原型如下：

long int ftell(FILE *stream);

• stream 是要获取位置指针的文件流，通常是通过 fopen 打开的文件指针。

ftell 函数返回当前位置指针相对于文件起始位置的偏移量。如果成功获取，则返回当前位置的偏移量；如果发生错误，则返回 -1L。

通常情况下，ftell 结合 fseek 可以用来获取当前文件的大小，或者在文件操作中记录当前位置以便后续操作。