文件操作（C语言）_c语言 file

C语言文件操作

1.为什么使用文件

当写了一个程序，退出时，程序中的数据就不复存在。如果想把数据保存下来，就涉及到数据持久化的问题。数据持久化的方式有很多种，可以把数据保存在数据库，磁盘，光盘等。

使用文件可以直接将数据存放在电脑的硬盘上，便可以做到数据的持久化。

2.什么是文件

磁盘上的文件便是文件
在程序设计中，文件分为两种：程序文件，数据文件。

2.1程序文件

源程序文件（后缀为.c)，目标文件（后缀为.obj)，可执行程序文件.exe)
1

2.2数据文件

文件的内容不一定是程序，而是程序运行时读和写的数据。
1

2.3文件名

每个文件都有唯一的文件标识，以便识别和使用。
文件标识包括三部分：文件路径，文件名主干，文件后缀。

例如d:\c.code\test.c

一般文件标识常被称为文件名

3.文件的打开与关闭

3.1文件指针

缓存文件系统中，最重要的是文件类型指针，简称文件指针。

每一个被使用的文件都会在内存中开辟一个与之相应的文件信息区，用来
存放文件的相关信息。这些信息是保存在一个结构体变量中，该结构体类
型是由系统声明的，取名为**FILE**。
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每当打开一个文件时，系统会根据文件的本身自动创建一个FILE结构的变量，并填充其中的待填充的信息。
一般都是通过一个FILE*的指针来维护FILE这个结构体变量。

创建一个FILE*的指针变量

FILE*pf;
1

pf是指向FILE类型数据的指针变量，pf指向某个文件的文件信息区（结构体）。可以通过该文件信息区中的信息访问该文件。简单来说就是，通过文件指针变量能够找到与它关联的文件。

3.2文件的打开和关闭

就类似于喝饮料，需要先把瓶盖打开，喝完之后，再把盖子盖上。
所以文件在读写的过程中，先打开文件，在使用结束之后应该关闭文件。

在编写程序过程中，打开文件的同时，都会返回一个FILE*的指针指向被打开的文件，也就是建立了指针与文件的关系。

ANSIC规定使用 fopen 函数打开文件， fclose 函数关闭文件
1

打开方式如下

打开文件函数 fopen

关闭文件函数 fclose

例如

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<errno.h>
int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	//判断文件是否成功打开
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return;
	}
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
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运行结果就说明文件成功以读的方式打开。

4.文件的顺序读写

//任何一个C程序，只要运行起来就会默认打开三个流
// FILE*stdin - 标准输入流（键盘）
// FILE*stdout - 标准输出流（屏幕）
// FILE*stderr - 标准错误流（屏幕）
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4.1字符输出函数

fputc适用于所有输出流
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将字符写入文件中。

第一个参数,character 表示，输出的字符在文件中转化为无符号的char
第二个参数,stream是指向输出流的FILE对象的指针也就是 pf
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实例如下

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	//判断文件是否成功打开
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return;
	}
	//操作文件
	fputc('c', pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
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成功地将字符‘c’写入文件中

4.2字符输入函数

fgetc适用于所有输入流
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从文件中得到字符

stream是指向输入流的FILE对象的指针。
当没有字符可以读时，返回值为EOF
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实例如下

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	//判断文件是否成功打开
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return;
	}
	//操作文件
	int i = fgetc(pf);
	printf("%c\n", i);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
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这里就是将上面写入文件中的字符’c’,给读了出来

4.3文本行输出函数

fputs适用于所有输出流
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将字符串写入文件中

第一个参数，是需要写入文件的字符串
第二个参数，是指向输出流的FILE对象的指针
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实例如下

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	//判断文件是否成功打开
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return;
	}
	//写文件
	fputs("hello crush", pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
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成功写入

4.4文本输入函数

fgets适用于所有输入流
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从文件中读取字符串并拷贝到字符数组中

第一个参数，接收拷贝的字符的指向字符数组的指针
第二个参数，需要读取字符的个数
第三个参数，是指向输入流的FILE对象的指针
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实例如下

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	//判断文件是否成功打开
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return;
	}
	//读文件
	char arr[20] = { 0 };
	fgets(arr, 5, pf);
	printf("%s\n", arr);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
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这里只拷贝四个字符，'\0’是字符数组后不可或缺的字符。

4.5格式化输出函数

fprintf 适用于所有输出流
1

将格式化数据打印到标准输出,也就是打印到文件中

先比较一下fprintf和printf

比较之后会发现，只是相差了一个是指向输出流的FILE对象的指针
1

实例如下

struct M
{
	char name[20];
	int age;
	double weight;
};
int main()
{
	struct M m = { "crush",20,55.5 };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return;
	}
	fprintf(pf, "%s %d %lf", m.name, m.age, m.weight);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
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4.6格式化输入函数

fscanf适用于所有输入流
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从输入流中读取格式化数据

先比较一下fscanf和scanf

相比之后发现，相差了一个指向输入流的FILE对象的指针
1

实例如下

struct M
{
	char name[20];
	int age;
	double weight;
};
int main()
{
	struct M m = {0};
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return;
	}
	fscanf(pf, "%s %d %lf", m.name, &(m.age), &(m.weight));
	printf("%s %d %lf", m.name, m.age, m.weight);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
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4.7二进制输出

fwrite 只适用于文件
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将数据转换成二进制写入输出流中

第一个参数，指向要写入的元素数组的指针
第二个参数，要写入元素的大小
第三个参数，要写入几个元素
第四个参数，指向输出流的FILE对象的指针
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实例如下

struct M
{
	char name[20];
	int age;
	double weight;
};
int main()
{
	struct M m = { "crush",20,55.5 };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return;
	}
	fwrite(&m,sizeof(struct M),1,pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
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由于是二进制写入，所以有些数据写入之后就会看不懂

4.8二进制输入

fread 只适用于文件
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从输入流中读取二进制数据

返回值size_t为实际读取到的个数

第一个参数，指向一个大小至少为（size*count）字节的内存块的指针
第二个参数，要读取的每个元素的大小
第三个参数，要读取元素的个数
第四个参数，指向输入流的FILE对象的指针
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实例如下

struct M
{
	char name[20];
	int age;
	double weight;
};
int main()
{
	struct M m = { 0 };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "rb");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return;
	}
	fread(&m,sizeof(struct M),1,pf);
	printf("%s %d %lf", m.name, m.age, m.weight);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
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4.9比较一组函数

scanf/fscanf/sscanf
printf/fprintf/sprintf
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sprintf
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sscanf
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实例如下

struct M
{
	char name[20];
	int age;
	double weight;
};
int main()
{
	struct M m = { "crush",20,55.5 };
	struct M n = { 0 };
	char arr[100];
	//把s中的格式化数据转化成字符串放到arr中
	sprintf(arr, "%s %d %lf", m.name, m.age, m.weight);
	printf("%s\n", arr);
	//从字符串arr中获取一个格式化的数据到n中
	sscanf(arr, "%s %d %lf", n.name, &(n.age), &(n.weight));
	return 0;
}
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5.文件的随机读写

5.1fseek

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针
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第一个参数，指向流的指针，也就是 pf
第二个参数，偏移的字节数
第三个参数，偏移参考的位置
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偏移参考的位置分三种情况

1.文件的开头
2.文件的中间
3.文件的末尾

示例如下

先把26个写入文件中

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return;
	}
	//读文件
	//定位文件指针
	fseek(pf, 1, SEEK_SET);
	int ch = fgetc(pf);//b
	printf("%c\n", ch);

	fseek(pf, -1, SEEK_END);
	ch = fgetc(pf);//y
	printf("%c\n", ch);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
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5.2ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量
1

只有一个参数是指向流的指针，也就是pf

结合上面的函数，代码如下

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return;
	}
	//读文件
	//定位文件指针
	fseek(pf, 1, SEEK_SET);
	int ch = fgetc(pf);//b
	printf("%c\n", ch);
	//返回文件指针相对于起始位置偏移量
	printf("%d\n", ftell(pf));//2

	fseek(pf, -1, SEEK_END);
	ch = fgetc(pf);//y
	printf("%c\n", ch);
	//返回文件指针相对于起始位置偏移量
	printf("%d\n", ftell(pf));//25

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
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5.3rewind

让文件指针的位置返回到文件的起始位置
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实例如下

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return;
	}
	//读文件
	//定位文件指针
	fseek(pf, 1, SEEK_SET);
	int ch = fgetc(pf);//b
	printf("%c\n", ch);
	//返回文件指针相对于起始位置偏移量
	printf("%d\n", ftell(pf));//2
	//让文件指针的位置返回到文件的起始位置
	rewind(pf);
	printf("%d\n", ftell(pf));//0

	fseek(pf, -1, SEEK_END);
	ch = fgetc(pf);//y
	printf("%c\n", ch);
	//返回文件指针相对于起始位置偏移量
	printf("%d\n", ftell(pf));//25
	//让文件指针的位置返回到文件的起始位置
	rewind(pf);
	printf("%d\n", ftell(pf));//0

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
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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，若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，需要在存储前进行转换。以ASCII字符的形式存储的文件就是文本文件

数据在内存到底是怎么存储的呢？

字符一律以ASCII形式存储，数值型数据即可用ASCII形式存储，也可以用二进制形式存储

整数100000，如果以ASCII码的形式输出到磁盘，则磁盘中占用6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

测试代码

int main()
{
	int i = 100000;
	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
	if (pf == NULL)
	{
	    printf("%s\n", strerror(errno));
		return;
	}
	fwrite(&i, 4, 1, pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
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7.文件读取结束的判断

7.1feof的正确使用

在文件读取过程中，不能使用feof函数的返回值直接用来判断文件是否结束，而应用于当文件读取结束时，判断时读取失败结束，还是遇到文件末尾结束。

1.文本文件读取是否结束，判断返回值是否为EOF，或者NULL
例如

• fgetc判断是否为EOF
• fgets判断是否为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

8.文件缓冲区

ASCII标准采用”缓存文件系统“处理数据文件，所谓缓冲文件系统时指系统自动地在内存中为程序中每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。

反过来，当从磁盘向内存读入数据，则从磁盘文件中读取数据输入到内存缓冲区，充满内存缓冲区后，再从缓冲区逐个地将数据送到程序数据区。

结论
由于缓冲区的存在，C语言在操作文本时，需要刷新缓冲区或者在文件操作结束时关闭文件,如果省略此步骤可能会导致读写文件的问题。