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一 文件与流
1.1 为什么要使用文件
我们前面学习结构体时，写了通讯录的程序，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。
1.2什么是文件？
文件是当今计算机系统不可或缺的部分。文件用于储存程序、文档、数 据、书信、表格、图形、照片、视频和许多其他种类的信息。作为程序员， 必须会编写创建文件和从文件读写数据的程序。
文件（file）通常是在磁盘或固态硬盘上的一段已命名的存储区。对我 们而言，stdio.h就是一个文件的名称，该文件中包含一些有用的信息。然 而，对操作系统而言，文件更复杂一些。例如，大型文件会被分开储存，或 者包含一些额外的数据，方便操作系统确定文件的种类。然而，这都是操作系统所关心的，程序员关心的是C程序如何处理文件（除非你正在编写操作系统）。
1.2.1 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）。
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。
我们这里主要讨论的是数据文件。
在以前各章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。
2.1?C语言中的流
2.1.1?什么是流？
在C语言中，术语流（stream）表示任意输入的源或任意输出的目的地。许多小型程序（就像前面章节中介绍的那些）都是通过一个流（通常和键盘相关）获得全部的输入，并且通过另一个流（通常和屏幕相关）写出全部的输出。?较大规模的程序可能会需要额外的流。这些流常常表示存储在不同介质（如硬盘驱动器、CD、DVD和闪存）上的文件，但也很容易和不存储文件的设备（网络端口、打印机等）相关联。这里将集中讨论文件，因为它们常见且容易理解。（在应该说流的时候，本书有时会使用术语文件。）但是，请千万记住一点，<stdio.h>中的许多函数可以处理各种形式的流，而不仅仅可以处理表示文件的流。
2.1.2 标准流
我们之所以能够如此简单方便地执行使用了流的输入输出操作，是因为C语言程序在启动时已经将标准（standard stream）准备好了。?标准流有以下三种。
?1、stdin —— 标准输入流（standard input stream）?用于读取普通输入的流。在大多数环境中为从键盘输入。scanf与getchar等函数会从这个流中读取字符。?
?2、stdout —— 标准输出流（standard output stream）?用于写入普通输出的流。在大多数环境中为输出至显示器界面。printf、puts 与putchar 等函数会向这个流写入字符。
??3、stderr —— 标准错误流（standard error stream）?用于写出错误的流。在大多数环境中为输出至显示器界面。
二 文件的打开和关闭
1.1?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。
FILE* pf;//文件指针变量下面我们可以创建一个FILE*的指针变量:
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。
1.2 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：?
?示例代码
/* 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;
}
1.3 文件的读写
1.3.1 字符输入输出函数?
字符输入函数fgetc，用法与函数getchar基本一样。
//Read a character from a stream (fgetc, fgetwc) or stdin (_fgetchar, _fgetwchar).
int fgetc( FILE *stream );
字符输出函数fgetc，用法与函数putchar基本一样。
//Writes a character to a stream (fputc, fputwc) or to stdout (_fputchar, _fputwchar).
int fputc( int c, FILE *stream );
int main()
{
//打开文件，以w+模式为例，若没指定路径，默认跟随该.c文件
FILE* pf = fopen("abc.txt", "w+");//read and write
if (pf == NULL)
{
perror("file open");
return -1;
}
//文件操作（读文件，写文件）
//输出字符
fputc('a', pf);
//将文件指针重新定位到文件的开头
rewind(pf);
//输入字符
char ch = 0;
ch = fgetc(pf);
printf("%c ", ch);
//关闭文件
fclose(pf);
//代码
return 0;
}
运行结果为
a
F:\VS编程文件\CProject\9月\test_9_27\Debug\test_9_27.exe (进程 10604)已退出，代码为 0。
按任意键关闭此窗口. . .1.3.2 文本行输入输出函数
fgets和fputs函数从流中输入或输出一行字符
示例代码
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
int main()
{
//打开文件，以w+模式为例，若没指定路径，默认跟随该.c文件
FILE* pf = fopen("abc.txt", "w+");//read and write
if (pf == NULL)
{
perror("file open");
return -1;
}
//文件操作（读文件，写文件）
char* str1 = "meiguanxi";
//输出字符串
if (fputs(str1, pf) == EOF)
{
perror("fputs");
return -2;
}
//将文件指针重新定位到文件的开头
rewind(pf);
//输入字符串
char str2[20] = { 0 };
if (fgets(str2, 20, pf) == NULL)
{
perror("fgets");
return -2;
}
printf("%s ", str2);
//关闭文件
fclose(pf);
//代码
return 0;
}
?输出结果：
meiguanxi
F:\VS编程文件\CProject\9月\test_9_27\Debug\test_9_27.exe (进程 1896)已退出，代码为 0。
按任意键关闭此窗口. . .1.3.3 格式化输入输出函数
所谓文本文件格式化输入输出，其实就是把原来输入源为键盘改为文件，输出源为屏幕改为文件。那理所当然就比原来的printf和scanf函数多了一个文件指针的参数，格式化的字符串参数是一样的。
Read formatted data from a stream.
int fscanf( FILE *stream, const char *format [, argument ]... );
Read formatted data from the standard input stream.
int scanf( const char *format [,argument]... );
Print formatted data to a stream.
int fprintf( FILE *stream, const char *format [, argument ]...);
Print formatted output to the standard output stream.
int printf( const char *format [, argument]... );
?示例代码
struct s
{
int i;
char c;
double d;
};
int main()
{
struct s s1 = { 2, 't', 2.86 };
//打开文件，以w+模式为例，若没指定路径，默认跟随该.c文件
FILE* pf = fopen("abc.txt", "w+");//read and write
if (pf == NULL)
{
perror("file open");
return -1;
}
//文件操作（读文件，写文件）
//格式化输出
if (fprintf(pf, "%d %c %.2lf", s1.i, s1.c, s1.d) == EOF)
{
perror("fputs");
return -2;
}
//将文件指针重新定位到文件的开头
rewind(pf);
//格式化输入
struct s s2 = { 0 };
if (fscanf(pf, "%d %c %lf", &(s2.i), &(s2.c), &(s2.d)) == EOF)
{
perror("fgets");
return -2;
}
printf("%d %c %.2lf ", s2.i, s2.c, s2.d);
//关闭文件
fclose(pf);
return 0;
}
?输出结果
2 t 2.86
F:\VS编程文件\CProject\9月\test_9_27\Debug\test_9_27.exe (进程 9820)已退出，代码为 0。
按任意键关闭此窗口. . .1.3.4 二进制输入输出函数
Reads data from a stream.
size_t fread( void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );
Writes data to a stream.
size_t fwrite( const void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );
示例代码
int main()
{
//打开文件，以w+模式为例，若没指定路径，默认跟随该.c文件
FILE* pf = fopen("abc.txt", "w+");//read and write
if (pf == NULL)
{
perror("file open");
return -1;
}
int arr[10] = { 24, 28, 32, 36, 42, 48, 56, 66, 86, 99 };
//文件操作（读文件，写文件）
//二进制写入文件
fwrite(arr, sizeof(int), sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), pf);
//将文件指针重新定位到文件的开头
rewind(pf);
//二进制读取文件
int a[10] = { 0 };
fread(a, sizeof(int), sizeof(a) / sizeof(a[0]), pf);
//验证
int i = 0;
for (i = 0; i < 10; i++)
{
printf("%d ", a[i]);
}
//关闭文件
fclose(pf);
return 0;
}
输出结果
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
F:\VS编程文件\CProject\9月\test_9_27\Debug\test_9_27.exe (进程 2628)已退出，代码为 0。
按任意键关闭此窗口. . .?1.3.5?文件随机读写函数
首先就是前面例子中已经使用过的函数rewind，该函数作用就是让“文件指针”指向文件开始的位置上。
Repositions the file pointer to the beginning of a file.
void rewind( FILE *stream );
函数fseek，根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。
函数ftell，返回文件指针相对于起始位置的偏移量。
?
?示例代码
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
/* 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;
}
?示例代码
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
/* ftell example : getting size of a file */
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pFile;
long size;
pFile = fopen("example.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 example.txt: %ld bytes.\n", size);
}
return 0;
}
输出结果
Size of example.txt: 17 bytes.
F:\VS编程文件\CProject\9月\test_9_27\Debug\test_9_27.exe (进程 13948)已退出，代码为 0。
按任意键关闭此窗口. . .
?三 文件结束判断与缓冲
1.1 文件读取结束判断
对于feof函数，用来判断是否位于文件末尾，参数为文件指针，如果不是文件末尾则返回0，否则返回非0值。
Tests for end-of-file on a stream.
int feof( FILE *stream );
该函数常常配合ferror函数来判断文件读取结束是因为文件读取完成而结束还是因为输入输出异常而导致文件读取结束，简单说就是判断文件读取结束是正常结束还是异常结束。
对于ferror函数，判断流上是否有错误，也就是判断读取过程中是否异常。如果正常返回0，否则返回非0值。
Tests for an error on a stream.
int ferror( FILE *stream );
示例代码
1.判断文本文件读取是否正常结束。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void) {
int c; // 注意：int，非char，要求处理EOF
FILE* 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EOF
while ((c = fgetc(fp)) != EOF) // 标准C I/O读取文件循环
{
putchar(c);
}
//判断是什么原因结束的
if (ferror(fp))
puts("I/O error when reading");
else if (feof(fp))
puts("End of file reached successfully");
fclose(fp);
return 0;
}
2.判断二进制文件是否正常结束。
通过判断fread返回值与预期读入元素个数是否相等来判断程序是否出现异常。
#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 handling
if (feof(fp))
printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
else if (ferror(fp)) {
perror("Error reading test.bin");
}
}
fclose(fp);
return 0;
}