C语言文件操作
为什么使用文件
我们如果想把信息记录下来，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。
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）。
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）。
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。
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。
文件的打开和关闭
任何一个C语言程序，只要运行起来就默认打开3个流
stdin ------------- 标准输入流 ------------- 键盘
stdout ----------- 标准输出流 -------------- 屏幕
stderr ------------ 标准错误流 ------------- 屏幕
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。
比如：
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 );
为什么打开的文件要关闭
因为：一个进程中能打开的文件数量是有限的，如果只打开，不关闭文件就会打不开文件。
| 文件使用方式 | 含义 | 如果指定文件不存在 |
|---|---|---|
| “r”（只读） | 为了输入数据，打开一个已经存在的文本文件 | 出错 |
| “w”（只写） | 为了输出数据，打开一个文本文件 | 建立一个新的文件 |
| “a”（追加） | 向文本文件尾添加数据 | 建立一个新的文件 |
| “rb”（只读） | 为了输入数据，打开一个二进制文件 | 出错 |
| “wb”（只写） | 为了输出数据，打开一个二进制文件 | 建立一个新的文件 |
| “ab”（追加） | 向一个二进制文件尾添加数据 | 出错 |
| “r+”（读写） | 为了读和写，打开一个文本文件 | 出错 |
| “w+”（读写） | 为了读和写，建议一个新的文件 | 建立一个新的文件 |
| “a+”（读写） | 打开一个文件，在文件尾进行读写 | 建立一个新的文件 |
| “rb+”（读写） | 为了读和写打开一个二进制文件 | 出错 |
| “wb+”（读写） | 为了读和写，新建一个新的二进制文件 | 建立一个新的文件 |
| “ab+”（读写） | 打开一个二进制文件，在文件尾进行读和写 | 建立一个新的文件 |
实例代码：
#include <stdio.h>
int main ()
{
FILE * pFile;
//打开文件
pFile = fopen ("test.txt","w");//相对路径
//文件操作
if (pFile!=NULL)
{
fputs ("fopen example",pFile);
//关闭文件
fclose (pFile);
}
return 0;
}
绝对路径：指文件的全部地址。
文件的顺序读写
文件的重新写入，会使文件清零
| 功能 | 函数名 | 适用于 |
|---|---|---|
| 字符输入函数 | fgetc | 所有输入流 |
| 字符输出函数 | fputc | 所有输出流 |
| 文本行输入函数 | fgets | 所有输入流 |
| 文本行输出函数 | fputs | 所有输出流 |
| 格式化输入函数 | fscanf | 所有输入流 |
| 格式化输出函数 | fprintf | 所有输出流 |
| 二进制输入 | fread | 文件 |
| 二进制输出 | fwrite | 文件 |
fputc
int fputc ( int character, FILE * stream );
函数介绍
- 将字符写入流并推进位置指示器。
- 字符被写入流的内部位置指示器指示的位置，然后自动前进一。
character
- 要写入的字符的int值（ASCII）。
写入该值时，该值在内部转换为无符号字符。
stream
- 指向标识输出流的 FILE 对象的指针。
返回值
- 成功后，将返回所写字符的（ASCII）值。
如果发生写入错误，则返回 EOF
//输出(写)文件
int main()
{
//打开文件
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (NULL == pf)
{
perror("fopen;;pf");
return 1;
}
//使用
int i = 0;
for (i = 0; i < 26; i++)
{
fputc('a'+i, pf);
}
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
fgetc
int fgetc ( FILE * stream );
函数介绍
- 返回指定流的内部文件位置指示器当前所指向的字符。然后，内部文件位置指示器将前进到下一个字符。
- 如果调用流时位于文件末尾，则该函数将返回 EOF 并为流 （feof） 设置文件尾指示符。
- 如果发生读取错误，该函数将返回 EOF。
- fgetc 和 getc 是等效的，只是 getc 在某些库中可能作为宏实现。
stream
- 指向标识输入流的 FILE 对象的指针。
返回值
- 成功后，将返回字符读取（提升为 int 类型的值）。
如果位置指示器位于文件末尾，则该函数返回 EOF 。
如果发生其他读取错误，该函数也会返回 EOF。
//输入（读）文件
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//使用
int ch = 0;
while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)
{
printf("%c ", ch);
}
//关闭文件fclose
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
fputs
int fputs ( const char * str, FILE * stream );
函数介绍
- 将 str 所指向的 C 字符串写入流。
- 该函数从指定的地址 （str） 开始复制，直到达到终止空字符 （‘\0’）。此终止空字符不会复制到流中。
- 请注意，fputs 不仅不同于可以指定目标流的 put，而且 fputs 不会写入其他字符，而 put 会自动在末尾追加换行符。
str
- 包含要写入流的内容的 C 字符串。
stream
- 指向标识输出流的 FILE 对象的指针。
返回值
- 成功后，将返回非负值。
- 出错时，该函数返回 EOF 并设置错误指示器（铁道）。
//行输出（写）文件
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//使用
fputs("heoll", pf);
fputs("bit", pf);
//关闭文件（fclose）
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
fgets
char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );
函数介绍
- 从流中读取字符并将其作为 C 字符串存储到 str 中，直到读取 （num-1） 个字符或到达换行符或文件结尾，以先发生者为准。
- 换行符使 fgets 停止读取，但它被函数视为有效字符，并包含在复制到 str 的字符串中。
- 终止空字符会自动追加到复制到 str 的字符之后。
- 请注意，fgets 与 get 完全不同：fgets 不仅接受流参数，还允许指定 str 的最大大小，并在字符串中包含任何结束换行符。
str
- 指向在其中复制字符串读取的字符数组的指针。
num
- 要复制到 str 中的最大字符数（包括终止空字符）。
返回值
- 成功后，该函数返回 str。
- 如果在尝试读取字符时遇到文件结尾，则会设置 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（并且 str 的内容保持不变）。
- 如果发生读取错误，则设置错误指示器 （ferror） 并返回空指针（但 str 所指向的内容可能已更改）。
//行输入（读）文件
int main()
{
//fopen(打开文件)
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//使用
char arr[10] = "##########";
fgets(arr,9,pf);
printf("%s\n", arr);
fgets(arr, 9, pf);
printf("%s\n", arr);
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
注意：
只读一行，如果有换行符’\n’,不管输入的数字在的大，也只读到’\n’，的地方
如果这一行读取结束，没读完，下一次读取就从上一次结束的地方开始
fprintf
int fprintf ( FILE * stream, const char * format, ... );
函数介绍
- 将格式所指向的 C 字符串写入流。如果 format 包含格式说明符（以 % 开头的子序列），则格式后面的其他参数将被格式化并插入到结果字符串中，以替换它们各自的说明符。
- 在 format 参数之后，该函数需要的附加参数至少与 format 指定的参数一样多。
stream
- 指向标识输出流的 FILE 对象的指针。
format
- 包含要写入流的文本的 C 字符串。
它可以选择包含嵌入的格式说明符，这些说明符由后续附加参数中指定的值替换，并根据请求进行格式化。
返回值
- 成功后，将返回写入的字符总数。
- 如果发生写入错误，则设置错误指示器（ferror）并返回负数。
- 如果在写入宽字符时发生多字节字符编码错误，则 errno 将设置为 EILSEQ 并返回负数。
//格式化输出（写）
struct S
{
char name[20];
int ega;
float score;
};
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
struct S s = { "zhangsan",20,54.5f };
fprintf(pf, "%s %d %.1f", s.name, s.ega, s.score);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
fscanf
int fscanf ( FILE * stream, const char * format, ... );
函数介绍
- 从流中读取数据，并根据参数格式将它们存储到附加参数所指向的位置。
- 附加参数应指向格式字符串中由其相应的格式说明符指定的类型的已分配对象。
stream
- 指向一个 FILE 对象的指针，该对象标识要从中读取数据的输入流。
format
- 包含一系列字符的 C 字符串，这些字符控制如何处理从流中提取的字符。
返回值
- 成功后，该函数返回成功填充的参数列表的项数。此计数可以匹配预期的项目数，也可以由于匹配失败、读取错误或文件末尾的范围而减少（甚至为零）。
- 如果在读取时发生读取错误或到达文件末尾，则会设置正确的指示器（feof 或 ferror）。而且，如果在成功读取任何数据之前发生任何一种情况，则返回 EOF。
- 如果解释宽字符时发生编码错误，则该函数将错误设置为 EILSEQ。
//格式化输入（读）
struct S
{
char name[20];
int ega;
float score;
};
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
struct S s = {0};
fscanf(pf, "%s %d %f", s.name, &(s.ega), &(s.score));
printf("%s %d %f\n", s.name, s.ega, s.score);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
fwrite
size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );
函数介绍
- 写入一个计数元素数组，每个元素的大小为字节，从 ptr 指向流中的当前位置的内存块。
- 流的位置指示器按写入的总字节数前进。
- 在内部，该函数将所指向的块解释为好像它是类型的元素数组，并按顺序将它们写入，就好像为每个字节调用一样
ptr
- 指向要写入的元素数组的指针，转换为常量 void*。
size
- 要写入的每个元素的大小（以字节为单位）。
size_t是无符号整数类型。
count
- 元素数，每个元素的大小为字节大小。
size_t是无符号整数类型。
stream
- 指向指定输出流的 FILE 对象的指针。
返回值
- 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，将为流设置误差指示器（ferror）。
- 如果大小或计数为零，则该函数返回零，并且错误指示器保持不变。
- size_t是无符号整数类型。
//二进制文件的输出（写）
struct S
{
char name[20];
int ega;
float score;
};
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
struct S s = { "zhangsan",20,54.5f };
fwrite(&s, sizeof(s), 1, pf);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
fread
size_t fread ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );
函数介绍
- 从流中读取计数元素数组（每个元素的大小为字节大小），并将它们存储在 ptr 指定的内存块中。
- 流的位置指示器按读取的字节总数前进。
- 如果成功，读取的总字节数为（大小*计数）
ptr
- 指向大小至少为（大小计数）字节的内存块的指针，转换为 void。
size
- 要读取的每个元素的大小（以字节为单位）。
size_t是无符号整数类型。
count
- 元素数，每个元素的大小为字节大小。
size_t是无符号整数类型。
stream
- 指向指定输入流的 FILE 对象的指针。
返回值
- 返回成功读取的元素总数。
- 如果此数字与 count 参数不同，则表示读取时发生读取错误或到达文件末尾。在这两种情况下，都设置了正确的指示器，可以分别使用铁道和feof进行检查。
- 如果大小或计数为零，则该函数返回零，并且 ptr 所指向的流状态和内容保持不变。
- size_t是无符号整数类型。
//二进制文件的输入（读）
struct S
{
char name[20];
int ega;
float score;
};
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
struct S s = {0};
fread(&s, sizeof(s), 1, pf);
printf("%s %d %f\n", s.name, s.ega, s.score);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
对比一组函数：
scanf/fscanf/sscanf
printf/fprintf/sprintf
这里演示讲解这句函数的使用和对比
scanf：按照一定的格式从健盘输入数据
printr：按照一定的格式把数据打印（输出）到屏幕上
//适用于标准输入（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流（义件/stdnn）输天数据
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出格式化的数据
sprintf;把格式化的教据按照一定的格式转换成字符串
文件的随机读写
fseek
根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。
int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );
例子：
#include <stdio.h>
int main ()
{
FILE * pFile;
pFile = fopen ( "example.txt" , "wb" );
if (pFile==NULL)
perror ("Error opening file");
fputs ( "This is an apple." , pFile );
fseek ( pFile , 9 , SEEK_SET );
fputs ( " sam" , pFile );
fclose ( pFile );
pFile = NULL:
return 0;
}
SEEK_SET 文件开头
SEEK_CUR 文件指针的当前位置
SEEK_END 文件结束
ftell
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");
return 1;
}
else
{
fseek (pFile, 0, SEEK_END); // non-portable
size=ftell (pFile);
fclose (pFile);
pFile = NULL:
printf ("Size of myfile.txt: %ld bytes.\n",size);
}
return 0;
}
rewind
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+");
if(pFile == NULL;)
{
perror("fopen");
return 1;
}
for ( n='A' ; n<='Z' ; n++)
fputc ( n, pFile);
rewind (pFile);
fread (buffer,1,26,pFile);
fclose (pFile);
pFile = NULL;
buffer[26]='\0';
puts (buffer);
return 0;
}
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）。
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;
}
文件读取结束的判定
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。
- 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. - 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。
正确的使用：
文本文件的例子：
#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);
}
if (ferror(fp))
puts("I/O error when reading");
else if (feof(fp))
puts("End of file reached successfully");
fclose(fp);
fp = NULL:
}
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);
fp = NULL;
}
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。
#include <stdio.h>
#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);
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;
}
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。