C语言成神之路————文件操作详解

前言
博主目前是一名大一的学生，通过自己的学习，将自己领悟的知识和方法分享给大家！
大家喜欢我的文章可以到我的主页获得更多哦，博主也会不停的更新的，希望获得大家的厚爱！

1为什么学文件操作，文件操作有什么用

如果看了我前面的文章就会知道我写了一篇有关通讯录的博客，这篇博客有使用到文件操作的这个方法

解释一下为什么：当通讯录运行起来的时候，可以给通讯录中增加、删除数
据，此时数据是存放在内存中，当程序退出的时候，通讯录中的数据自然就不存在了，等下次运行通讯录程序的时候，数据又得重新录入，如果使用这样的通讯录就很难受。

有什么用：这就涉及到了数据持久化的问题，我们一般数据持久化的方法有，把数据存放在磁盘文件、存放到数据库等方式。
使用文件我们可以将数据直接存放在电脑的硬盘上，做到了数据的持久化。

2. 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（从文件功能的角度来分类的）。

2.1 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。
本文讨论的是数据文件。
我们之前的学习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，以便用户识别和引用。
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
为了方便起见，文件标识常被称为文件名。

3. 文件的打开和关闭

3.1 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。该结构体类型是有系统
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。
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* 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找到与它关联
的文件。
比如：

3.2 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。

int main()
{//打开文件FILE* pf = fopen("test.txt", "w");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//读文件//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

打开方式如下：

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

4. 文件的顺序读写

我这里详细讲解一下以上各个函数的用法！
注意了，所谓fget，fput，fprintf，fscanf这类都是以文件为对象的
我们还要了解一下

这三个文件在程序启动的时候就运行了

比如fgetc，我们应该想的是得到一个字符，但是向谁要呢？
那么就应该是向对象要，看下面详解！
==fgetc fgets fscanf ==
这三个归一类，都是输入类（读文件）的
我们来看它们三个的参数具体是什么？

fgetc用于向文件中获取一个数据，也就是从文件中获取一个数据
那返回值为什么是int呢？
fgetc() 读取成功时，如果是字符就返回读取到的字符阿斯克码值（int型），读取到文件末尾或读取失败时返回EOF，其实主要是用来判断是否为EOF（-1）的

那么getchar用fgetc怎么写呢？
getchar（）相当于fgetc(stdin),stdin这个文件的内容是通过键盘输入的，那就相当于getchar（）是从键盘中读

int main()
{//打开文件FILE* pf = fopen("test.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//读文件 - 输入操作int ch = 0;while((ch = fgetc(pf)) != EOF){printf("%c ", ch);}//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

fgets用于向文件中获取长度为n-1的字符串赋值到string指向的字符串空间中也可以是数组
返回值是字符串的首地址，或者是NULL，如果是NULL的话就读取失败。
所以gets（）相当于fgets（ ，int n ，stdin），n是输入键盘的数据的个数

int main()
{char arr[256] = "XXXXXX";//打开文件FILE* pf = fopen("test.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//读文件 - 读一行/*fgets(arr, 4, pf);printf("%s", arr);fgets(arr, 4, pf);printf("%s", arr);*/while(fgets(arr, 256, pf) != NULL){printf("%s", arr);}//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

fscanf用于向文件中读取各种格式的数据的地址存到相对应的指针中
返回值是正确按指定格式输入变量的个数，遇到错误返回EOF
那么scanf用fscanf怎么写呢？
scanf()相对于fscanf(stdin, ),就是stdin文件中获取变量地址
所以scanf的特性基本与fscanf一致

struct S
{char name[20];int age;double d;
};int main()
{struct S s = {0};//打开文件FILE* pf = fopen("test2.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//读文件fscanf(pf, "%s %d %lf", s.name, &(s.age), &(s.d));//printf("%s %d %lf\n", s.name, s.age, s.d);fprintf(stdout, "%s %d %lf\n", s.name, s.age, s.d);//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

接下来看下一类—输出类（写文件）
fputc fputs fprintf
看参数

fputc是向文件中写一个int型数据，字符用阿斯克码值来存
返回值是存入的数据，如果错误或结束返回EOF
所以putchar（）相当于fputc（ ，stdout），就是将存入的文件存到stdout文件中，所以会在显示器显示

int main()
{//打开文件FILE* pf = fopen("test.txt", "w");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//写文件 - 输出操作//abcdefchar ch = 'a';for (ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++){fputc(ch, pf);}//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

putchar（）用fputc和fgetc模拟

int main()
{int ch = fgetc(stdin);//printf("%c\n", ch);fputc(ch, stdout);return 0;
}

fputs是向文件中写入字符串
返回值是如果成功返回一个非负值，错误返回EOF
所以puts（）相当于fput（ ，stdout）

int main()
{//打开文件FILE* pf = fopen("test.txt", "w");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//写文件 - 写一行fputs("qwertyuiop\n", pf);fputs("xxxxxxxxxx\n", pf);//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

fprintf是通过各种类型数据的地址向文件写入各种类型数据
返回值：返回写入的字节数，出现错误返回一个负值
所以printf（）相当于fprintf（stdout， ），注意format是一个指针，所以printf（地址）是可以的哦！！

struct S
{char name[20];int age;double d;
};int main()
{struct S s = { "张三", 20, 95.5 };//打开文件FILE* pf = fopen("test2.txt", "w");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//写文件fprintf(pf, "%s %d %lf", s.name, s.age, s.d);//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

——————————————————————————————————
二进制输入输出（读，写）fread，fwrite

向文件中以size个字节读取放入buffer中，count是读的次数

struct S
{char name[20];int age;double d;
};int main()
{struct S s = {0};//读文件 -二进制的方式读FILE* pf = fopen("test3.txt", "rb");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//二进制的方式读fread(&s, sizeof(struct S), 2, pf);printf("%s %d %lf\n", s.name, s.age, s.d);//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

是将buffer中的内容以size个字节分割传入文件中，count是传入的次数

struct S
{char name[20];int age;double d;
};int main()
{struct S s = { "张三", 20, 95.5 };//写文件 -二进制的方式写FILE* pf = fopen("test3.txt", "wb");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//二进制的方式写文件fwrite(&s, sizeof(struct S), 1, pf);//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

4.1 对比一组函数：

scanf/fscanf/sscanf
printf/fprintf/sprintf

格式化的数据就是有格式的数据

struct S
{char name[20];int age;double d;
};int main()
{char buf[256] = { 0 };struct S s = { "zhangsan", 20, 95.5 };struct S tmp = { 0 };sprintf(buf, "%s %d %lf", s.name, s.age, s.d);printf("%s\n", buf);//字符串//从buf字符串中提取结构体数据sscanf(buf, "%s %d %lf", tmp.name, &(tmp.age), &(tmp.d));printf("%s %d %lf", tmp.name, tmp.age, tmp.d);//格式化的形式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位文件指针。

origin有三种参数

SEEK_CUR是当前指向的位置
SEEK_END是文件末尾
SEEK_SET是文件开头

如

/* fseek example */
#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;
}

5.2 ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

如：

/* ftell example : getting size of a file */
#include <stdio.h>
int main ()
{FILE * pFile;long size;pFile = fopen ("myfile.txt","rb");if (pFile==NULL) perror ("Error opening file");else{fseek (pFile, 0, SEEK_END);   // non-portablesize=ftell (pFile);fclose (pFile);printf ("Size of myfile.txt: %ld bytes.\n",size);}return 0;
}

5.3 rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置

如：

/* rewind example */
#include <stdio.h>
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；}

6. 文本文件和二进制文件

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。
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（VS2013测试）。

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;
}

7. 文件读取结束的判定

7.1 被错误使用的feof

牢记：在文件读取过程中，不能用feof函数的返回值直接用来判断文件的是否结束。
而是应用于当文件读取结束的时候，判断是读取失败结束，还是遇到文件尾结束。

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 .
   fgets 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。
   正确的使用：
   文本文件的例子：

#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);}

二进制文件的例子：

#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);
}

8. 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。

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
//VS2013 WIN10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;

文章结束