c语言之文件的操作

前言

为什么需要文件操作，在我们写代码的时候，输入进去的内容，它是存储在内存中而当这个程序结束了或者断电了，这些内容也会销毁。这样就无法保存信息，这里就涉及到数据持久化问题，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。

关于内存与文件的关系，下面一张图来解释一下。

让我们来学习一下文件操作吧

1.什么是文件

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）。
1.1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）。

1.2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。

在没有学习文件操作的时候，我们都是从键盘输入然后输出到屏幕，这样做不到数据持久化，现在我们可以通过将数据写到硬盘中，然后也可以把硬盘中的数据输入到程序中。这样也可以实现数据的持久化。
1.3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

D:\bite study code\task\task_10_12\text.c
//文件路径:D:\bite study code\task\task_10_12
//文件主干：text
//文件后缀:.c

为了方便起见，我们将文件标识叫文件名

2.文件的打开和关闭

2.1 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：
在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;

在不同的编译器中，对FILE结构体中的内容也有所不同。
每当使用者去打开一个文件，操作系统会自己去创建这个FILE结构的变量，并且去填充这个结构体中的内容，使用者并不用去管这个。
我们想要去在文件中写什么内容的时候或者是要获得文件中的什么内容的时候，我们只需要一个可以找到这个文件信息区的地址，然后通过文件信息区中的内容去访问这个文件。
我们创建一个这样的地址（FILE*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：

2.2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。
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。

//打开文件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
//关闭文件
int fclose ( FILE * stream );

打开方式如下：

实例代码：

#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;
  }

聊一个路径的问题吧，在打开文件的时候，const char * filename是指文件的名字，默认下文件就在该程序当前的路径，如果将这个文件放到上一级或者上上级，那我们去访问这个文件的会显示找不到这个文件。
路径：
1.相对路径

.\\当前路径
..\\上一级路径

为什么用\而不是\因为在程序中\表示转义
2.绝对路径

D:\\bite study code\\task\\task_10_11\\task_10_11\\data.txt   绝对路径

代码实列：

#include<stdio.h>
int main()
{
    
    
	//打开文件
	/*FILE* pf=fopen("data.txt", "w");*/
	//相对路径
	//  .\\指当前路径  
	//   ..\\指上一个路径


	/*FILE* pf = fopen(".\\..\\data.txt", "r");*///指当前路径的上一个路径   

	/*FILE* pf = fopen("..\\..\\data.txt", "r");*///指当前路径的上一个路径的上一个路径


	//绝对路径

	FILE* pf = fopen("D:\\bite study code\\task\\task_10_11\\task_10_11\\data.txt", "r");//这个就是从根找，就是绝对路径

	if (pf == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
		return;
	}
	//写文件



	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

3文件的顺序读写

我们分一个类：
字符类：字符输入函数(fgetc)、字符输出函数(fputc)
文本行(字符串)：文本行输入函数(fgets) 文本输出函数(fputs)
格式化(整型，浮点型)：格式化输入函数(fscanf) 格式化输出函数(fprintf)
二进制：二进制输入(fread) 二进制输出(fwrite)

在介绍这些函数之前，我们先讲讲流这个概念，流这个本身概念是一个极度抽象化的东西，所有流我们分成两种流，一种是标准流，一种就是文件流。
标准流：
1.标准输入流：stdin(从键盘输入)
2.标准输出流：stdout(打印在屏幕上)
文件流：
1.文件输入流：通过读文件里的内容输入到内存中
2.文件输出流：通过内存中程序输出到文件中

字符类：
字符输出函数(fputc)

int fputc ( int character, FILE * stream );

int character: 你需要从内存中输出到文件的字符，这里的字符需要整型提升，然后在内部转化为无符号的字符
FILE * stream：指向标识输出流的 FILE 对象的指针(实际上就是输出到指向到文件信息区的地址，然后通过文件信息区的信息将内容放到文件里)
返回类型为：int
如果返回成功则返回的值为字符的ASCII码值
返回失败则返回的是EOF(-1)证实上面返回的类型
代码实现：

#include<stdio.h>
int main()
{
    
    
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	//判断是否打开成功
	if (pf == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
	}
	//写文件
	fputc('a', pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

文件中显示：

我现在需要打印26个字母：

int main()
{
    
    
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	//判断是否打开成功
	if (pf == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
	}
	//写文件
	char ch;
	for (ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++)
	{
    
    
		fputc(ch, pf);
	}
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

文件中显示：

字符输出函数(fgetc)

int fgetc ( FILE * stream )

FILE * stream:指向标识输入流的 FILE 对象的指针(将文件中的内容输入到内存中)
返回类型：int
返回值：返回成功就将返回的字符先整型提升然后以ASCII码值返回到内存。
返回失败就返回EOF
代码实现：

int main()
{
    
    
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	//判断是否打开成功
	if (pf == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
	}
	//读文件
	int ch=fgetc(pf);
	printf("%c", ch);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 

我们将打印在屏幕中：

文本类：
文本输出函数(fputs)

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

const char * str：需要输出的字符串
FILE * stream：指向标识输出流的 FILE 对象的指针
返回类型：int
返回值：返回成功返回非负值
返回失败返回EOF
代码实现：

int main()
{
    
    
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	//判断是否打开成功
	if (pf == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
	}
	//写文件
	fputs("abcdefg", pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

文件中显示：

文本输入函数(fgets)

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

char * str:指向需要复制到目标的字符数组的指针
int num：复制到str最大的字符数(遇到换行符会停止复制，假设如果目标字符数组最大为100，但只能复制99个字符)
FILE * stream：指向标识输入流的 FILE 对象的指针。
返回类型：char*
返回值：返回成功则返回str数组的首地址
返回失败则返回空指针(NULL)
代码实现：

int main()
{
    
    
	char arr[5] = {
    
     0 };
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	//判断是否打开成功
	if (pf == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
	}
	//读文件
	fgets(arr, 5, pf);
	printf("%s", arr);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

打印在屏幕上：

如果在文件中加入换行符：

遇到空格，还是可以将空格打印出来：

格式化：
格式化输出函数(fprintf)

int fprintf ( FILE * stream, const char * format, ... );

FILE * stream:指向标识输出流的 FILE 对象的指针。
const char * format:对照一下printf函数的描写
假设要输出一个整型数据：
printf函数 printf(“%d”,a);
fprintf函数 fprintf( FILE * stream,“%d”,a);
返回类型：int
返回值：返回成功则返回将返回写入的字符总数。
返回失败则返回负数
代码实现：

struct stu
{
    
    
	char name[20];
	int age;
	float hight;
};
int main()
{
    
    
	 struct stu s = {
    
     "zhangsan",20,175.00 };
	 //打开文件
	 FILE* pf=fopen("data.txt", "w");
	 if (pf == NULL)
	 {
    
    
		 perror("fopen");
	 }
	 //写文件
	 fprintf(pf, "%s-%d-%f", s.name, s.age, s.hight);
	 //关闭文件
	 fclose(pf);
	 pf = NULL;
	return 0;
}

文件中显示：

格式化输入函数(fscanf)

int fscanf ( FILE * stream, const char * format, ... );

FILE * stream：指向标识要从中读取数据的输入流的 FILE 对象的指针
返回类型：int
代码实现：

struct stu
{
    
    
	int age;
	float hight;
	char name[20];
};
int main()
{
    
    
	struct stu s = {
    
    0};
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
	}
	//读文件
	fscanf(pf, "%d-%f-%s", &(s.age), &(s.hight),s.name);
	printf("%s-%d-%f", s.name, s.age, s.hight);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

打印在屏幕上：

二进制函数：
二进制输出函数(fwrite)

size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );

const void * ptr:指向要写入的元素数组的地址
size_t size：需要复制每一个元素的大小(单位为字节)
size_t count：需要复制的元素个数
FILE * stream：指向指定输出流的 FILE 对象的指针。
代码实现：

int main()
{
    
    
	int arr[10] = {
    
     1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	//打开文件
	FILE* pwrite = fopen("data.txt", "wb");
	if (pwrite == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
	}
	//读文件
	fwrite(arr, sizeof(arr[0]), sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), pwrite);
	//关闭文件
	fclose(pwrite);
	pwrite = NULL;
	return 0;
}

在文件下看：

是一串看不懂的乱码，因为这是由二进制的形式存储在文件中的，虽然我们在文件中看不懂，但可以将它转化到内存中然后在打印在屏幕上。用转化到内存上就需要二进制输入函数(fread)接下来我们学这个函数。

二进制输入函数(fread)

size_t fread ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );

void * ptr:指向要复制到元素数组的地址
size_t size：需要复制每一个元素的大小(单位为字节)
size_t count：需要复制的元素个数
FILE * stream：指向指定输入流的 FILE 对象的指针。
返回类型：size_t
代码实现：

int main()
{
    
    
	int arr[10] = {
    
    0};
	//打开文件
	FILE* fwrite=fopen("data.txt", "rb");
	if (fwrite == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
	}
	//读文件
	fread(arr, sizeof(arr[0]), sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), fwrite);
	int i = 0;
	for (i = 0; i < 10; i++)
	{
    
    
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	//关闭文件
	fclose(fwrite);
	fwrite = NULL;
	return 0;
}

打印在屏幕上：

4 文件的随机读写

4.1fseek函数

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

FILE * stream：指向标识流的 FILE 对象的指针
long int offset：偏移量
int origin：文件光标的位置
SEEK_SET 文件开头
SEEK_CUR 文件光标当前的位置
SEEK_END 文件末尾
此时：文件的光标不是文件指针，文件指针是不会动的，它相当一个指路人。而文件光标会移动，当访问到那个内容，光标就在指向那。
代码实例：

#include<stdio.h>
int main()
{
    
    
	char arr[10] = {
    
     0 };
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
    
    
		perror("fopen");
	}
	//随机访问文件的内容
	fseek(pf, 2, SEEK_SET);
	//读文件
	fgets(arr, 10, pf);
	printf("%s", arr);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

设定的条件为在文件光标定文件的开头偏移量为2
打印在屏幕上：

4.2fetll(返回文件指针相对于起始位置的偏移量)

long int ftell ( FILE * stream );

例子：

#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-portable
    size=ftell (pFile);
    fclose (pFile);
    printf ("Size of myfile.txt: %ld bytes.\n",size);
 }
  return 0;
}

4.3rewind(让文件指针的位置回到文件的起始位置)

void rewind ( FILE * stream );

例子：

#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;
}

5.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。

6.文件读取结束的判定

6.1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。
   ####### 7.文件缓存区

7.文件缓存区

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。

本章完…