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C语言文件操作【超详解】

作者：AllinToyou | 2024-04-08 09:10:45

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c语言文件

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1.为什么使用文件

2.什么是文件

2.1程序文件

2.2数据文件

2.3文件名

3.文件的打开和关闭

3.1文件指针

3.2文件的打开和关闭

3.2.1fopen函数

3.2.2fclose函数 

4.文件的顺序读写

4.1顺序读写函数介绍

4.1.1 fputc、fgetc和fputs、fgets

4.1.2fprintf、fscanf（格式化读写）

 4.1.3fread、fwrite（二进制读写）

5.文件的随机读写

5.1 fseek

5.2 ftell

5.3 rewind 

6.文本文件和二进制文件

7.文件读取结束的判定

7.1被错误使用的feof

8.文件缓冲区

1.为什么使用文件

我们前面学习结构体时，写通讯录的程序，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。
我们在想既然是通讯录就应该把信息记录下来，只有我们自己选择删除数据的时候，数据才不复存在。
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。

这篇文章讨论的是数据文件

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声明：

  1. struct _iobuf {
  2.     char *_ptr;
  3.     int  _cnt;
  4.     char *_base;
  5.     int  _flag;
  6.     int  _file;
  7.     int  _charbuf;
  8.     int  _bufsiz;
  9.     char *_tmpfname;
  10.    };
  11. typedef struct _iobuf FILE;

这是vs2022编译环境提供的 stdio.h 头文件中有以下的文件类型声明：

  1.     typedef struct _iobuf
  2.     {
  3.         void* _Placeholder;
  4.     } FILE;

不同的编译器的FILE类型包含的内容不完全相容，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。

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函数来关闭文件。

3.2.1fopen函数

通过查询我们可知 fopen函数的返回值为FILE*（文件指针），两个const修饰的参数，第一个参数

const char  * filename  为我们所要进行操作的文件的文件名，第二个参数  const char * mode 为我们要对文件进行怎样的操作。

3.2.2fclose函数 

通过查询我们可知fclose 函数返回值为int ,参数FILE * stream 的意思是文件指针指向的流。

打开方式如下：

实例：

  1. int main()
  2. {
  3. 	//打开文件
  4. 	FILE* pf = fopen("ceshi.txt", "r");
  5. 	//判断是否打开成功
  6. 	if (pf == NULL)
  7. 	{
  8. 		perror("fopen");//没有打开成功将错误码转化为错误信息在屏幕上打印
  9. 		return 1;
  10. 	}
  11. 	//对文件进行操作
  12.  
  13.  
  14.  
  15. 	//关闭文件  将文件指针置空
  16. 	fclose(pf);
  17. 	pf = NULL;
  18. 	return 0;
  19. }

文件打两种开路径

在打开文件时我们基本打开的是代码所在的同一级文件夹这种打开方式叫相对路径打开 

如果我们要打开其他路径下的文件就必须加上完整的路径（注意转移字符）这种打开方式叫绝对路径打开

4.文件的顺序读写

4.1顺序读写函数介绍

 4.1.1 fputc、fgetc和fputs、fgets

fputc函数用来对文件进行 ”w“ （只写）返回值为 int 类型，两个参数为 int 类型的字符（ASCII值） 和文件指针。

实例：

  1. int main()
  2. {
  3. 	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
  4. 	if (pf == NULL)
  5. 	{
  6. 		perror("fopen");
  7. 		return 1;
  8. 	}
  9. 	fputc('h', pf);
  10. 	fputc('e', pf);
  11. 	fputc('l', pf);
  12. 	fputc('l', pf);
  13. 	fputc('o', pf);
  14.  
  15. 	fclose(pf);
  16. 	pf = NULL;
  17. 	return 0;
  18. }

将上述代码运行后在我们代码的同一级目录会产生一个 data.txt 的文件 

 

fgetc函数用来对文件进行 ”r“（只读）返回值为 int ,参数文件指针

实例：

  1. int main()
  2. {
  3. 	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
  4. 	if (pf == NULL)
  5. 	{
  6. 		perror("fopen");
  7. 		return 1;
  8. 	}
  9. 	//读文件
  10. 	//int ch = fgetc(stdin);
  11. 	int ch = 0;
  12. 	printf("%c", ch);
  13. 	ch = fgetc(pf);
  14. 	printf("%c", ch);
  15. 	ch = fgetc(pf);
  16. 	printf("%c", ch);
  17. 	ch = fgetc(pf);
  18. 	printf("%c", ch);
  19. 	ch = fgetc(pf);
  20. 	printf("%c", ch);
  21. 	ch = fgetc(pf);
  22. 	printf("%c", ch);
  23. 	fclose(pf);
  24. 	pf = NULL;
  25. 	return 0;
  26. }

 

fputs和fputc函数最大的区别就是fputs的第一个参数变为了字符串。

实例：

  1. int main()
  2. {
  3. 	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
  4. 	if (pf == NULL)
  5. 	{
  6. 		perror("fopen");
  7. 		return 1;
  8. 	}
  9. 	//fputs("hello world\n", stdout);
  10. 	fputs("hello\n", pf);
  11. 	fputs("world\n", pf);
  12.  
  13. 	fclose(pf);
  14. 	pf = NULL;
  15. 	return 0;
  16. }

 

 

该函数从指定的文件中读取最多n-1个字符的字符串，并将其存储在str指向的字符数组中。它会读取换行符之前的字符，包括换行符本身，并在读取完毕后，在最后一个字符后面自动添加一个空字符（'\0'）;

实例：让我们对刚才的文件使用fgets

4.1.2fprintf、fscanf（格式化读写）

 实例：

  1. struct s
  2. {
  3. 	int a;
  4. 	float b;
  5. };
  6. int main()
  7. {
  8.  
  9. 	struct s sa = { 100,3.14 };
  10. 	FILE* pf = fopen("geshihua.txt", "w");
  11. 	if (pf == NULL) 
  12. 	{
  13. 		perror("fopen");
  14. 		return 1;
  15. 	}
  16. 	fprintf(pf, "%d %f", sa.a, sa.b);
  17.  
  18. 	fclose(pf);
  19. 	pf = NULL;
  20. 	return 0;
  21. }

 

实例：

  1. struct s
  2. {
  3. 	int a;
  4. 	float b;
  5. };
  6. int main()
  7. {
  8.  
  9. 	struct s sa = { 0 };
  10. 	FILE* pf = fopen("geshihua.txt", "r");
  11. 	if (pf == NULL)
  12. 	{
  13. 		perror("fopen");
  14.  
  15. 		return 1;
  16. 	}
  17.  
  18. 	fscanf(pf, "%d %f", &(sa.a), &(sa.b));
  19. 	printf("%d %f", sa.a, sa.b);
  20. 	fclose(pf);
  21. 	pf = NULL;
  22. 	return 0;
  23. }

 4.1.3fread、fwrite（二进制读写）

 实例：

  1. struct s
  2. {
  3. 	int a;
  4. 	float b;
  5. 	char c[20];
  6. };
  7. int main()
  8. {
  9. 	struct s sa = { 100,3.14,"hello world" };
  10. 	FILE* pf = fopen("erjinzhi.txt", "wb");必须使用wb
  11.  
  12. 	if (pf == NULL)
  13. 	{
  14. 		perror("fopen");
  15. 		return 1;
  16. 	}
  17. 	fwrite(&sa, sizeof(struct s), 1, pf);
  18.  
  19.  
  20. 	fclose(pf);
  21. 	pf = NULL;
  22. 	return 0;
  23. }
  24.

 

 实例：

  1. struct s
  2. {
  3. 	int a;
  4. 	float b;
  5. 	char c[20];
  6. };
  7. int main()
  8. {
  9.  
  10. 	struct s sa = { 0 };
  11. 	FILE* pf = fopen("erjinzhi.txt", "rb");必须使用rb
  12. 	if (pf == NULL)
  13. 	{
  14. 		perror("fopen");
  15. 		return 1;
  16. 	}
  17. 	fread(&sa, sizeof(struct s), 1, pf);
  18. 	printf("%d %f %s", sa.a, sa.b, sa.c);
  19. 	fclose(pf);
  20. 	pf = NULL;
  21. 	return 0;
  22. }

5.文件的随机读写

5.1 fseek

设置文件指针位置的函数。它用于在文件中移动文件指针到指定位置，以便进行读取或写入操作。

实例：

  1. int main()
  2. {
  3. 	FILE*pf=fopen("data.txt", "r");//hello world
  4. 	if (pf == NULL)
  5. 	{
  6. 		perror("fopen");
  7. 		return 1;
  8. 	}
  9. 	//定位文件指针到f
  10.  
  11. 	fseek(pf, 4, SEEK_SET);
  12.  
  13. 	int ch = fgetc(pf);
  14. 	printf("%c\n", ch);
  15. 	fclose(pf);
  16. 	pf = NULL;
  17. 	return 0;
  18. }

我们在上述data.txt的文件中存储着 hello world字符串，这个程序刚开始的文件指针指向使用fseek函数使其移动到o的位置，在使用fgetc函数将其读取出来。

5.2 ftell

用于获取文件指针的当前位置的函数。它返回一个long类型的值，表示文件指针相对于文件起始位置的偏移量（以字节为单位）。

实例：

  1. int main()
  2. {
  3. 	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
  4. 	if (pf == NULL)
  5. 	{
  6. 		perror("fopen");
  7. 		return 1;
  8. 	}
  9. 	int ch = fgetc(pf);
  10. 	printf("%c ", ch);
  11. 	ch = fgetc(pf);
  12. 	printf("%c ", ch);
  13. 	ch = fgetc(pf);
  14. 	printf("%c ", ch);
  15. 	ch = fgetc(pf);
  16. 	printf("%c ", ch);
  17.  
  18. 	int i=ftell(pf);
  19.  
  20. 	printf("%d ", i);
  21. 	fclose(pf);
  22. 	pf = NULL;
  23. 	return 0;
  24. }

当我们使用fgetc函数获取文件中的一个字符时，文件内部的文件指针就会移动一位，ftell函数就是获取当前文件指针的偏移量的。

5.3 rewind 

用于将文件指针重新设置到文件的起始位置.

实例：

  1. int main()
  2.  
  3. {
  4. 	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
  5. 	if (pf == NULL)
  6. 	{
  7. 		perror("fopen");
  8. 		return 1;
  9. 	}
  10. 	int ch = getc(pf);
  11. 	printf("%c\n", ch);
  12. 	ch = getc(pf);
  13. 	printf("%c\n", ch);
  14. 	ch = getc(pf);
  15. 	printf("%c\n", ch);
  16. 	ch = getc(pf);
  17. 	printf("%c\n", ch);
  18.  
  19. 	rewind(pf);
  20.  
  21. 	ch = getc(pf);
  22. 	printf("%c\n", ch);
  23. 	fclose(pf);
  24. 	pf = NULL;
  25. 	return 0;
  26. }

 我们先使用fgetc函数获取文件的字符使文件指针偏移，在使用rewind函数回到起始位置。

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。（vs2022测试）

测试案例：

  1. #include <stdio.h>
  2. int main()
  3. {
  4. 	int a = 10000;
  5. 	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
  6. 	fwrite(&a, 4, 1, pf);//二进制的形式写到文件中
  7. 	fclose(pf);
  8. 	pf = NULL;
  9. 	return 0;
  10. }

我们会到代码的目录下打开那个文件发现我们看不懂，因为 这是二进制文件

 

 

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函数的返回值直接来判断文件的是否结束。
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 .
        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。

实例：将一个文件中的所有文件复制到另个文件中。

  1. int main()
  2.  
  3. {
  4. 	FILE* pfread = fopen("data1.txt", "r");
  5. 	if (pfread == NULL)
  6. 	{
  7. 		perror("fopen");
  8. 		return 1;
  9. 	}
  10. 	FILE* pfwrite = fopen("data2.txt", "w");
  11. 	if (pfwrite == NULL)
  12. 	{
  13. 		perror("fopen");
  14. 		fclose(pfread);
  15. 		pfread = NULL;
  16. 		return 1;
  17. 	}
  18. 	int ch = 0;
  19. 	while ((ch=fgetc(pfread)) != EOF)
  20. 	{
  21. 		fputc(ch, pfwrite);
  22. 	}
  23. 	fclose(pfread);
  24. 	pfread = NULL;
  25. 	fclose(pfwrite);
  26. 	pfwrite = NULL;
  27. 	return 0;
  28. }

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 

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