[C++知识库]??C语言文件的操作与处理??----1.6W字详解，带你搞懂文件操作！！！

??前面的话??

🔵🔵🔵大家好！
本篇博客是为了后续做出文件版本的通讯录做准备的。之前博主虽然对简易版通讯录进行了修改，使他可以动态开辟内存，但是只要一关闭，数据就会丢失，如果我们改成文件版，那么数据存储在文件里就不会丢失了。

🔵🔵🔵数据持久化
想要通讯录的数据能保存，就涉及数据持久化的问题。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。

🔵🔵🔵因此本篇博客，博主向大家介绍有关C语言对文件的读写。

👋Hi~ o(￣▽￣)ブ这里是猪猪程序员
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📌本文由猪猪原创，CSDN首发！📆首发时间：🌴2021年10月10日🌴
💞? 博主水平有限，如果发现错误，一定要及时告知作者哦 o(￣︶￣)o！感谢感谢！
📫博主的码云 gitee，平常博主写的程序代码都在里面。

🔷 一、文件与流

1. 文件

1.1什么是文件？

文件：磁盘上的文件。
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）。

1.2程序文件与数据文件

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. 🔹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。

🔹举个栗子：

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。

1.3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。

1. 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。
2. 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（VS2013测试）。

🔹测试代码：

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

2. C语言中的流

1.4什么是流？

流：是个抽象的概念，是对输入输出设备的抽象，对于数据的输入/输出操作都是以“流”的方式进行。设备可以是文件，网络，内存等。

C语言的程序，只要运行起来就默认打开三个流：

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。
   🔷注：这三个流的类型都是FILE *

1.5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”。
🔷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.

🔷二、文件打开与关闭及其读写操作

操作文件的基本步骤：

1. 打开文件
2. 操作文件
3. 关闭文件

1. 文件的打开与关闭

ANSIC 规定使用fopen函数来打开文件，fclose来关闭文件。

2.1文件名

为了方便起见，文件标识常被称为文件名。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

2.2打开文件

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。
🔷例如：

struct _iobuf {
        char *_ptr;
        int   _cnt;
        char *_base;
        int   _flag;
        int   _file;
        int   _charbuf;
        int   _bufsiz;
        char *_tmpfname;
       };
       
typedef struct _iobuf FILE;

上述代码是将结构体struct _iobuf重命名为FILE。但结构体里面的内容我们不需要了解。

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。

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。

//打开文件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );

分析：

FILE* pf = fopen("data.txt", "r");    //打开文件

if(pf==NULL)
{
	perror("fopen");   //如果打开文件失败打印错误信息
}

🔷fopen相关参数表：

2.3文件使用参数表

🔷绝对路径与相对路径

1. 绝对路径
   就是写出完整的路径。

FILE* pf = fopen("F:\\VS2019\\Project1\\Project1.txt", "r"); 

2. 相对路径
   就是在当前工程中查找该文件。

FILE* pf = fopen("Project1.txt", "r");    

2.4关闭文件

//关闭文件
int fclose ( FILE * stream );

分析：

🔷举个栗子：

/* 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; }

2. 文件的读写

🔷注: 适用于所有输出流的意思-----即适用于文件流又适用于标准输出流。

???? fputc

文本文件字符输出函数，用法与函数putchar基本一样。

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

分析：

🔷举个栗子：

int main()
{
	FILE* pf = fopen("F:\\test.txt", "w");    //打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//打印错误信息
	}
	fputc('a', pf);
	fputc('b', pf);
	fputc('c', pf);
	return 0;
}

🔷再举个栗子：
既然适用于所有输出流的意思，因此我们把它在标准输出流试看看：

int main()
{
	FILE* pf = fopen("F:\\test.txt", "w");    //打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//打印错误信息
	}
	fputc('a', stdout);
	fputc('b', stdout);
	fputc('c', stdout);
	return 0;
}

???? fgetc

文本文件字符输入函数，用法与函数getchar基本一样。

int fgetc ( FILE * stream );

分析：

🔷举个栗子：

int main()
{
	FILE* pf = fopen("F:\\test.txt", "w");    //打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//打印错误信息
	}
	//输入数据
	fputc('a', stdout);
	fputc('b', stdout);
	fputc('c', stdout);
	
	//读文件（分别读三个）
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c ", ch);
	
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c ", ch);
	
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c ", ch);	
	return 0;
}

这个文件指针每读一次都会自动发生变化，因此能打印出abc.
??注：由于fgets如果读取失败返回值为EOF，因此可以判断fgets的返回值来判断文件是否读取结束。

???? fgets

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

分析：

int main()
{
	FILE* pf = fopen("F:\\test.txt", "w");    //打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//打印错误信息
	}
	char arr[20] = { 0 };
	fputs("hello\n", pf);
	fputs("world", pf);

	fgets(arr, 20, pf);//fgets的使用
	printf("%s\n", arr);
	pf = NULL;
	return 0;
}

???? fputs

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

分析：

🔷举个栗子：

int main()
{
	FILE* pf = fopen("F:\\test.txt", "w");    //打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//打印错误信息
	}
	fputs("hello\n", pf);
	fputs("world", pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

???? fscanf

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

分析：

🔷举个栗子：

???? fprintf

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

分析：

🔷举个栗子：

struct S
{
	int n;
	double d;
};
int main()
{
	struct S s = { 0};
	FILE* pf = fopen("F:\\test.txt", "r");    //打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//打印错误信息
	}
	fscanf(pf, "%d %lf", &(s.n), &(s.d));
	printf("%d %lf\n", s.n, s.d);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

???? sprintf

sprintf 跟 printf 在用法上几乎一样，只是打印的目的地不同而已

int sprintf ( char * str, const char * format, ... );

分析：

🔷举个栗子：

#include<stdio.h>
struct S
{
	int a;
	float f;
	char name[10];
};

int main()
{
	char a[100] = { 0 };
	struct S s = { 100,3,14,"zhuzhu" };  //结构体转化成字符串
	sprintf(a, "%d %lf %s", s.a, s.f, s.name);
	printf("%s\n", a);
	return 0;
}

结果打印：

100 3.140000 zhuzhu

由此看出sprintf可以把结构体这样带有格式化的数据内容转化成字符串。

???? sscanf

sscanf与scanf类似，都是用于输入的，只是后者以屏幕(stdin)为输入源，前者以固定字符串为输入源

int sscanf ( const char * s, const char * format, ...);

分析：

🔷举个栗子：

struct S
{
	int a;
	float f;
	char name[10];
};

int main()
{
	char a[100] = { 0 };
	struct S s = { 100,3,14,"zhuzhu" };
	struct S tmp = { 0};
	sprintf(a, "%d %lf %s", s.a, s.f, s.name);//把一个格式化的数据转化成字符串
	printf("%s\n", a);
	sscanf(a,"%d %lf %s",&(tmp.a),&(tmp.f),tmp.name);//把a字符串中的数据转化回格式化数据
	printf("%d %lf %s\n", tmp.a, tmp.f, tmp.name);
	return 0;
}

???? fread

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

分析：

🔷举个栗子：

struct S
{
	int n;
	double d;
	char name[10];
};
int main()
{
	struct S s = { 0};
	FILE* pf = fopen("F:\\test.txt", "wb");    //打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//打印错误信息
	}
	fread(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
	printf("%d %lf %s\n", s.n, s.d, s.name);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

???? fwrite

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

分析：

🔷举个栗子：

struct S
{
	int n;
	double d;
	char name[10];
};
int main()
{
	struct S s = { 100,3.14,"zhuzhu"};
	FILE* pf = fopen("F:\\test.txt", "wb");    //打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//打印错误信息
	}
	fwrite(&s, sizeof(s), 1, pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

🔷在文件中储存的是二进制信息，显示出来是乱码的，虽然我们读不懂，但是计算机能够读懂它。

🔵🔵🔵那么到目前为止我们就学了三组相似类型的printf和scanf,来总结一下：

???? fseek

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

注：参数origin ：

🔷举个栗子：

/* fseek example */
#include <stdio.h>

int main ()
{
  FILE * pFile;
  pFile = fopen ( "example.txt" , "wb" );`在这里插入代码片`
  fputs ( "This is an apple." , pFile );
  fseek ( pFile , 9 , SEEK_SET );
  fputs ( " sam" , pFile );
  fclose ( pFile );
  return 0;
}

结果：

This is a sample. //当这段代码运行成功之后，example.txt文本里就会包含这句话

???? ftell

long int ftell ( FILE * stream );

🔷举个栗子：

/* ftell example : getting size of a file */
#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;
}

结果：此代码以字节为单位打印myfile.txt的大小，因为SEEK_END使指针指向文件末尾。

???? rewind

void rewind ( FILE * stream );

🔷举个栗子：

从键盘输入一行字符，追加写入到一个文件中，再把该文件内容读出显示在屏幕上。

#include<stdio.h>
 
int main()
{
    FILE  *fp;
    char  ch;
    if((fp=fopen("C:\\Users\\dell\\Desktop\\abc.txt","ab+"))==NULL)
    {
        printf("\nCannot open file\nstrike any key exit\n");
        getchar();
        return 1;
    }
    printf("input a string:\n");
    ch=getchar();
    while(ch!='\n')
    {
        fputc(ch,fp);
        ch=getchar();
    }
    rewind(fp);        
    ch=fgetc(fp);          
    while(ch!=EOF)
    {
        putchar(ch);
        ch=fgetc(fp);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

rewind(fp);每输入一个字符，文件内部位置指针向后移动一个字节。写入完毕，该指针已指向文件末尾, 如果要把文件从头读出，须把指针移到文件头，利用rewind()函数。

🔷三、文件结束判断与缓冲

1. 文件读取结束判断

???? feof

int feof ( FILE * stream );

🔷被错误使用的feof

应当记住：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，应该判断返回值是否为 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，是通过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。

🔷举个栗子（文本文件的例子）：

#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))//如果ferror返回非01值，说明文件读取发生错误
        puts("I/O error when reading");
    else if (feof(fp))//如果feof返回非0说明有读到文件末尾
        puts("End of file reached successfully");
    fclose(fp);
}

🔷举个栗子（二进制文件的例子）：

#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);
}

🔷总结：

1. feof的用途：是当文件读取结束之后，判断是不是遇到文件末尾而结束的。
2. ferror的用途：是当文件读取结束之后，判断是不是遇到错误后读取结束的。

2. 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。

???? fflush

int fflush(FILE *stream);

🔷举个栗子:

#include <windows.h>
//VS2013 WIN10环境测试
int main()
{
 FILE*pf = fopen("test.txt", "w");
 fputs("abcdef", pf);//先将代码放在输出缓冲区
 printf("睡眠10秒-已经写数据了，打开test.txt文件，发现文件没有内容\n");
 Sleep(10000);//这里是1000毫秒，就是10秒
 printf("刷新缓冲区\n");
 fflush(pf);//刷新缓冲区时，才将输出缓冲区的数据写到文件（磁盘）
 //注：fflush 在高版本的VS上不能使用了
 printf("再睡眠10秒-此时，再次打开test.txt文件，文件有内容了\n");
 Sleep(10000);
 fclose(pf);
 //注：fclose在关闭文件的时候，也会刷新缓冲区
 pf = NULL;
 return 0; }

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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