掌握C语言文件操作

1. 什么是文件

磁盘上的文件就是文件。

然而在程序设计中，我们所谈的文件有两种，一种是程序文件，另一种是数据文件（从文件功能的角度来分类的）

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，这就是文件名 

• 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

 

从文件功能上来讲，一般可分为：程序文件与数据文件  

 

程序文件  

程序文件又包含源程序文件（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）

 

 

• 源程序文件经过编译器链接与链接器链接可以生成我们的可执行程序的文件。

 

 

数据文件 

程序文件的数据信息需要存放到数据文件中，我们既可以从程序文件往数据文件里写（输出）信息，也可以从数据文件中向程序文件往外读（输入）信息。 

咱们之前所处理数据的输入输出都是以终端为对象的，即从终端的键盘读入数据，运行结果到显示器上，数据是存放到内存里面的 

 

2.为什么使用文件 

• 在之前我们写过一个通讯录的博客，在通讯录里我们可以随意增删查改人员的信息，可是此时数据的信息是存放到内存中的，一旦程序退出，数据也将不复存在。下次使用通讯录时，就需要重新录入数据。
• 我们希望输入的数据可以一直存在，除非我们主动选择删除。这就涉及到了数据的持久化问题。
• 我们一般进行数据持久化的方式有将数据存放到磁盘，存放到数据库等。
• 而我们可以直接将数据存储文件里，再将文件存到电脑的硬盘上，就可以做到数据的持久化。

3.文件的操作 

流

要想了解文件操作，我们先来理解流的概念以及文件指针

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 

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。

程序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。
在C语⾔中，就是通过 FILE* 的⽂件指针来维护流的各种操作的。 

文件指针 

在缓冲文件系统中，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，VS2022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;
FILE* pf;//文件指针变量

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。我们来看看如何创建一个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，以此来进行相关操作。

 

文件的打开与关闭 

 

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。这与我们前面学习的动态内存开辟很类似。

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。

(1) fopen函数 

头文件#include<stdio.h>

声明：FILE *fopen(const char *filename, const char *mode)

filename – 字符串，表示要打开的文件名称。

mode – 字符串，表示文件的访问模式。

1. 作用：使用给定的模式 mode 打开 filename 所指向的文件

2. 返回值：该函数返回一个 FILE 指针。否则返回 NULL，且设置全局变量 errno 来标识错误。

下表为常见的访问模式(mode): 

 

(2）fclose函数 

1. 头文件#include<stdio.h>

2. 声明：int fclose(FILE *stream)

   • stream – 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象指定了要被关闭的流。

   • 作用：关闭流 stream。刷新所有的缓冲区

   • 返回值：如果流成功关闭，则该方法返回零。如果失败，则返回 EOF。

 

下列是fopen与fclose具体使用：  

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

文件的顺序读写 

 (1) fputc函数

1. 文件：#include<stdio.h>

2. 声明：int fputc(int char, FILE *stream)

3. char – 这是要被写入的字符。该字符以其对应的 int 值进行传递。

4. stream – 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要被写入字符的流。
   作用：把参数 char 指定的字符（一个无符号字符）写入到指定的流 stream 中。

   返回值：如果没有发生错误，则返回被写入的字符。如果发生错误，则返回 EOF，并设置错误标识符

下列是具体的fputc的使用方法：​​​​​​

#include<stdio.h>
int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror(" fopen fail");
		return 1;
	}
    //将abc放进文件
	fputc('a', pf);
	fputc('b', pf);
	fputc('c', pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;//防止野指针
	return 0;
}

 

(2) fgetc函数 

1. 头文件：#include<stdio.h>

2. 声明：int fgetc(FILE *stream)

   • stream – 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要在上面执行操作的流。
3. 作用：从指定的流 stream 获取下一个字符（一个无符号字符）。4.
4. 返回值：该函数以无符号 char 强制转换为 int 的形式返回读取的字符，如果到达文件末尾或发生读错误，则返回 EOF。

#include<stdio.h>
int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//只读
	if (pf == NULL)
	{
		perror(" fopen fail");
		return 1;
	}
	fputc('a', pf);
	fputc('b', pf);
	fputc('c', pf);
	int ch = fgetc(pf);
	printf("读出来的字符为：%c\n", ch);
	ch = fgetc(pf);
	printf("读出来的字符为：%c\n", ch);
	ch = fgetc(pf);
	printf("读出来的字符为：%c\n", ch);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;//防止野指针
	return 0;
}

演示结果： 

 

文本行输入输出 

(1) fputs函数 

头文件：#include<stdio.h>

声明：int fputs(const char *str, FILE *stream)

str – 这是一个数组，包含了要写入的以空字符终止的字符序列。

stream – 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要被写入字符串的流。

1. 作用：把字符串写入到指定的流 stream 中，但不包括空字符。

2. 返回值：该函数返回一个非负值，如果发生错误则返回 EOF。

下面是fputs的具体使用方法： 

#include<stdio.h>
int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror(" fopen fail");
		return 1;
	}
	fputs("hello betty", pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;//防止野指针
	return 0;
}

 

(2)fgets函数 

头文件：#include<stdio.h>

声明：char *fgets(char *str, int n, FILE *stream)

str – 这是指向一个字符数组的指针，该数组存储了要读取的字符串。
n – 这是要读取的最大字符数（包括最后的空字符）。通常是使用以 str 传递的数组长度。
stream – 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要从中读取字符的流。

#include<stdio.h>
int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror(" fopen fail");
		return 1;
	}
	fputs("hello betty", pf);
	char arr[] = "##########";
	fgets(arr, 5, pf);
    printf("%s", arr);
 
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;//防止野指针
	return 0;
}

 

格式化输入输出 

fprintf函数 

 

 

头文件：#include<stdio.h>

声明：int fprintf(FILE *stream, const char *format, …)

stream – 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了流。
format – 这是 C 字符串，包含了要被写入到流 stream 中的文本。它可以包含嵌入的 format 标签，format 标签可被随后的附加参数中指定的值替换，并按需求进行格式化。

1. 作用：按照一定格式向输出流输出数据。

2. 返回值：如果成功，则返回写入的字符总数，否则返回一个负数

下面是fprintf的具体使用方法：

typedef struct student {
	char name[20];
	int height;
	float score;
}stu;
int main()
{
	stu s = { "小韩", 170, 95.0 };
	//写文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror(" fopen fail");
		return 1;
	}
	fprintf(pf, "%s %d %f", s.name, s.height, s.score);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;//防止野指针
	return 0;
}

 

 fscanf函数 

头文件：#include<stdio.h>
声明：int fscanf(FILE *stream, const char *format, …)
stream – 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了流。
format – 这是 C 字符串，包含了以下各项中的一个或多个：空格字符、非空格字符和 format 说明符。

1. 作用：按照一定格式从输入流输入数据。
2. 返回值：如果成功，该函数返回成功匹配和赋值的个数。如果到达文件末尾或发生读错误，则返回 EOF。

下面是fscanf的具体使用方法：

typedef struct student {
	char name[20];
	int height;
	float score;
}stu;
int main()
{
	stu s = { "小韩", 170, 95.0 };
	//写文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror(" fopen fail");
		return 1;
	}
	fscanf(pf, "%s %d %f", s.name, &(s.height), &(s.score));
	printf("%s %d %f", s.name, s.height, s.score);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;//防止野指针
	return 0;
}