[C++知识库]C语言文件操作

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💬<6>前言：我们想将输入的数据一直存储，而不是代码运行结束存储的数据就没了，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，今天就来学习一下C语言的文件操作。

一.什么是文件

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) 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。

本章讨论的是数据文件。
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。

(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
例如： c:\code\test.txt
为了方便起见，文件标识常被称为文件名。

二.文件的打开和关闭

（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。

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!

三.文件的打开和关闭

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 );

（1）打开方式如下：

（2）代码展示：

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	//打开文件,打开方式只写，如果指定文件不存在
	//建立一个新的文件
	pFile = fopen("myfile.txt", "w");
	//文件操作
	if (pFile != NULL)
	{
		fputs("fopen example", pFile);
		//关闭文件
		fclose(pFile);
	}
	return 0;
}

代码执行前还没有myfile.txt文件。
代码执行后就会创建一个myfile.txt文件：

四.文件的顺序读写

（1）fgetc（）函数展示

1.函数介绍

fgetc（）函数，适用于所有的输入流，包括标准输入，当然也包括文件。
简单来说就是，我们只要控制 fgetc（）的参数就可以控制，输入的流就可以控制输入的来源。
并且是顺序输入。就是从文件中读取时，读取过第一个字符以后，第二次读取时就会区读取第二个字符。

2.代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	//打开文件,打开方式只写，如果指定文件不存在
	//建立一个新的文件
	pFile = fopen("test.txt", "w");
	//文件操作
	if (pFile == NULL)
	{
		perror("fopen File");
	}
	//将“I love China”输出到test，txt文件中
	fputs("I love China", pFile);
	//关闭文件
	fclose(pFile);
	
	//打开文件, 打开方式只读
	pFile = fopen("test.txt", "r");
	//fgetc()输入
	printf("%c", fgetc(pFile));
	printf("%c", fgetc(pFile));
	printf("%c", fgetc(pFile));
	printf("%c", fgetc(pFile));
	printf("%c", fgetc(pFile));
	printf("%c", fgetc(pFile));
	printf("%c", fgetc(pFile));
	printf("%c", fgetc(pFile));
	printf("%c", fgetc(pFile));
	printf("%c", fgetc(pFile));
	printf("%c", fgetc(pFile));
	printf("%c", fgetc(pFile));
	printf("%c", fgetc(pFile));

	//关闭文件
	fclose(pFile);
	return 0;
}

3.运行结果：

标准输入流代码展示：
标准输入流就是从标准的输入设备中输入数据，标准的输入设备就是我们的键盘。
代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
	int c = fgetc(stdin);
	printf("This character is '%c'.", c);

	return 0;
}

（2）fputc（）函数

1.函数介绍

fputc（）函数，适用于所有的输出流，包括标准输出，当然也包括文件。
简单来说就是，我们只要控制 fputc（）的参数就可以控制，输出的流就可以控制输出的去向。
同样也是顺序输，即输入的字符会依次往后排。

2.代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	//打开文件,打开方式只写，如果指定文件不存在
	//建立一个新的文件
	pFile = fopen("test.txt", "w");
	//文件操作
	if (pFile == NULL)
	{
		perror("fopen File");
	}
	//将字符依次输出到 'L' 'O' 'V' 'E' '!' test.txt文件中
	fputc('L', pFile);
	fputc('O', pFile);
	fputc('V', pFile);
	fputc('E', pFile);
	fputc('!', pFile);

	//关闭文件
	fclose(pFile);
	
	//打开文件, 打开方式只读
	pFile = fopen("test.txt", "r");
	//将文件中的数据依次输入读取，再打印在控制台上
	printf("%c", fgetc(pFile));
	printf("%c", fgetc(pFile));
	printf("%c", fgetc(pFile));
	printf("%c", fgetc(pFile));
	printf("%c", fgetc(pFile));
	//关闭文件
	fclose(pFile);
	return 0;
}

3.运行效果：

（3）fgets（）

1.函数介绍

三个参数：char str，int num，FILEstream。
文本行输入函数，将文件中的数据输入，是按照一行一行来输入的，num用来控制一行输入多少个字符数，
注意：这里的num个字符中包括，字符串结束标志’\0‘.同样可以适用于所有输入流。也有顺序读写特点。

2.代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
	
	//打开文件, 打开方式只读
	FILE*pFile = fopen("test.txt", "r");
	//将文件中的数据依次输入读取，再打印在控制台上
	char str[10] = { 0 };
	printf("%s", fgets(str, 10, pFile));
	printf("%s", fgets(str, 10, pFile));
	//关闭文件
	fclose(pFile);
	return 0;
}

3.运行效果

（4）fputs（）

1.函数介绍

两个参数：const char *str：字符串
FILE * stream：输出流
文本输出函数，将 字符串 str 输出到文件中，每次输出一行，顺序一行一行一次往文件中输出。

2.代码展示：

#include <stdio.h>
int main()
{

	//打开文件, 打开方式只读
	FILE* pFile = fopen("test.txt", "w");
	
	if (pFile == NULL)
	{
		perror("fopen File");
		return 1;
	}
	fputs("I love China\n", pFile);
	fputs("I love Anhui\n", pFile);
	fputs("I love Bozhou\n", pFile);
	
	//关闭文件
	fclose(pFile);
	return 0;

3.运行结果

（5）fsanf（）和 fprintf（）

1.函数介绍

我们可以再来用是scnaf（）和printf（）来进行对比，

只是 fscanf（）和 fprintf（）比scanf（）和printf（）多一个输入输出流的参数而已。
所以pscnaf（）和fprintf（）是格式化输入，格式化输出，即可以指定格式的从文件中进行输入，从输出到文件中。

2.代码展示：

struct S
{
	char name[20];
	char ID[20];
	int age;
};
#include <stdio.h>
int main()
{
	struct S s = { "zhangfei","zf123546",17 };
	//打开文件, 打开方式只写
	FILE* pFile = fopen("test.txt", "w");
	if (pFile == NULL)
	{
		perror("fopen File");
		return 1;
	}
	fprintf(pFile, "%s %s %d", s.name, s.ID, s.age);
	//关闭文件
	fclose(pFile);

	//打开文件, 打开方式只读
	pFile = fopen("test.txt", "r");
	if (pFile == NULL)
	{
		perror("fopen File");
	}
	struct S s1 = { 0 };
	
	//从文件中读取输入
	fscanf(pFile, "%s %s %d", s1.name, s1.ID, &s1.age);
	printf("%s %s %d", s1.name, s1.ID, s1.age);
	//关闭文件
	fclose(pFile);

	return 0;
}

3.运行效果：

（6）fread（）和 fwrite（）

1.函数介绍

fread（）和 fwrite（）都是四个参数：
fread（）是将从文件中（stream）读取 count 个大小为 size 的数据输入到 以 ptr 指引的空间中。
fwrite（）是将ptr引领的空间的 count 个大小为 size 的数据，输出到文件 （stream）中。

2.代码展示：

#include <stdio.h>
int main()
{
	char arr[] = { 'C','h','i','a','n' };
	//打开文件, 打开方式只写
	FILE* pFile = fopen("test.txt", "w");
	if (pFile == NULL)
	{
		perror("fopen File");
		return 1;
	}
	fwrite(arr, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof(arr[0]), pFile);
	
	//关闭文件
	fclose(pFile);

	//打开文件, 打开方式只读
	pFile = fopen("test.txt", "r");
	if (pFile == NULL)
	{
		perror("fopen File");
	}
	struct S s1 = { 0 };

	//从文件中读取输入
	char arr1[10] = { 0 };
	fread(arr1, sizeof(arr) / sizeof(arr[0]), sizeof(arr[0]), pFile);
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%c ", arr1[i]);
	}
	//关闭文件
	fclose(pFile);

	return 0;
}

3.运行效果：

对比一组函数：

scanf/fscanf/sscanf
printf/fprintf/sprintf

这里我们主要先介绍，sscanf（）和 sprintf（）：


sscanf（）可以从指定的字符串中读取格式化数据，并且返回读取的数据个数。如果读取失败就返回，EOF。
cprintf（）可以将打印的字符串存储到指定的字符数组中，并返回字符串的字符数。如果读取失败返回。一个负数。

#include <stdio.h>
int main()
{
	int i = 0;
	char str1[50] = { 0 };
	char str2[50] = { 0 };
	char str[] = "you are 18 years old";
	int n = sscanf(str, "%s %s %d", str1, str2, &i);
	printf("str1 : %s\n",str1);
	printf("str2 : %s\n",str2);
	printf("i = %d\n", i);
	printf("%d data were read from [%s].\n", n, str);
	printf("------------------------------------------------------\n");
	int age = 19;
	char str3[50] = { 0 };
	int m = sprintf(str3, "I am %d years old", age);
	printf("[%s]is a string %d chars long\n", str3, m);
	return 0;
}

代码运行效果：
总体来看：

scanf（）：按照一定的格式从键盘输入数据。
printf（）：按照一定的格式把数据打印到（输出）到屏幕上。
适用于标准输入输出 /输出流的格式化的输入/输出语句。

fscanf（）：按照一定的格式从输入的流（文件/stdio）输入数据。
fprintf（）：按照一定的格式向输出流（文件/stdout）输出数据。
适用于所有的输入/输出流的格式化输入/输出语句。

sscanf（）：从字符串中按照一定的格式读取格式化的数据。
sprintf（）：把格式化的数据按照一定的格式转换成字符串

文件的随机读写

（1）fseek（）：

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。
stream：是文件流。
offset ：偏移量。
origin ：偏移位置
偏移位置有三个：

1.代码：（以SEEK_CUR为例）

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	pFile = fopen("hello.txt", "wb");
	if (pFile == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 4;
	}
	//在文件中行输出" This is an apple. "，此时文件指针的偏移位置是字符串的最后。
	fputs("This is an apple.", pFile);
	//从当前文件指针的偏移位置,向后偏移9个位置。
	fseek(pFile, 9, SEEK_CUR);
	//从文件的偏移位置处行输出" sam".
	fputs(" sam", pFile);
	fclose(pFile);
	return 0;
}

2.运行效果：

（2）ftell（）

返回文件指针相对于起始位置的偏移量。

1.代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	pFile = fopen("hello.txt", "wb");
	if (pFile == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 4;
	}
	//在文件中行输出" This is an apple. "
	fputs("This is an apple.", pFile);
	long int num = ftell(pFile);
	fclose(pFile);
	printf("The offset position of the pFile is %ld . ", num);
	return 0;
}

2.执行效果：

（3）rewind（）

让文件指针的位置回到文件的起始位置。

1.代码：

#include <stdio.h>
int main()
{
    int n;
    FILE* pFile;
    char buffer[27];

    pFile = fopen("myfile.txt", "w+");
    for (n = 'A'; n <= 'Z'; n++)
    {
        //文件顺序写入[ A-Z ],此时文件的偏移位置在文件的最后面。
        fputc(n, pFile);
    }
    //重置偏移位置到文件的开始
    rewind(pFile);
    //顺序读取 大小为 1 字节，读取 26 个。
    fread(buffer, 1, 26, pFile);
    fclose(pFile);
    //将数组最后一个赋值为 '\0'.
    buffer[26] = '\0';
    puts(buffer);
    return 0;
}

2.运行效果：

文件读取结束的判定

（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 ，或者 NULL
   fgetc():
   当函数读取成功时返回文件指针偏移位置指向的字符，文件指针再向后移动一位。
   当读取到文件的末位时，返回EOF并设置文件结束标志符（feof）。
   如果发生读取错误，函数将返回EOF并设置流的错误指示符（feror）。
   fputc（）：
   成功后，返回所写字符。
   如果发生写入错误，将返回EOF并设置错误指示器（feror）。
   fgets（）：
   成功时，函数返回str。
   如果在尝试读取字符时遇到文件结尾，则设置EOF指示符（feof）。
   如果在读取任何字符之前发生这种情况，则返回的指针为空指针（str的内容保持不变）。
   如果发生读取错误，则会设置错误指示符（ferror）并返回空指针（但str指示的内容可能已更改）。
   fputs（）：
   成功时，返回非负值。
   出错时，函数返回EOF并设置错误指示器（feror）。
   fscanf（）：
   成功时，函数返回参数列表中成功填充的项目数。
   如果在读取时发生读取错误或达到文件结尾，则设置正确的指示器（feof或feror）。而且，如果在成功读取任何数据之前发生这两种情况，则返回EOF。
   fprintf（）：
   成功时，返回写入的字符总数。
   如果发生写入错误，则设置错误指示符（feror）并返回负数。
   fread（）：
   返回成功读取的元素总数。

如果此数字与count参数不同，则可能发生读取错误，或者在读取时到达文件结尾。在这两种情况下，都设置了适当的指示器，可以分别用feror和feof进行检查。

fwrite（）：
返回成功写入的元素总数。

如果此数字与count参数不同，则写入错误会阻止函数完成。在这种情况下，将为流设置错误指示器（feror）。

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。
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）。

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。
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。

最后：

今天很开心
以后我的名字也是会被她用来拒绝别人的理由之一啦！