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

2. 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）

2.1 程序文件

程序文件包括源程序文件（后缀为.c，.java）,目标文件（windows环境后缀为.obj）,可执行程序（windows环境后缀为.exe）。

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。

因此，本文章讨论的是数据文件。

在以前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。

2.3 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。

3. 文件的打开和关闭

3.1 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.

创建一个文件指针变量：FILE* pf;

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在磁盘中的与它关联的文件。

3.2 打开文件和关闭文件

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

ANSIC 规定使用fopen函数来打开文件，fclose来关闭文件

//打开文件。第一个是文件指针的变量名，第二个参数，指的是用什么方式来打开文件，读还是写？
怎么读，怎么学？
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
//关闭文件
int fclose ( FILE * stream )

打开文件的方式如下：

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

代码实现打开文件和关闭文件：

#include<stdio.h>
#include<errno.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen : ");
		return 1;
	}
	//读文件
	//.....

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

4. 文件的顺序读写

读写的方式如下：

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

①fgetc和fputc，用于读取文件中的一个字符。就一个哦

示例代码：

//写一个字符
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen fail");
		return 1;
	}
	//写文件
	char i = 0;
	for (i = 'a'; i <= 'z'; i++)
	{
		fputc(i, pf);
	}
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

//读字符
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen fail");
		return 1;
	}
	
	//读文件
	int ch = fgetc(pf);//将文件中的一个字符读取到ch中，然后文件指针往后移动
	printf("%c\n", ch);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

结果是a b c ，因为是一次读取一个字符。

②fgets和fputs：每次读取字符串。

实现的代码如下：

//写一行数据
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen fail");
		return 1;
	}
	//写一行数据
	fputs("hello bit\n", pf);
	
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

//读一行数据
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen fail");
		return 1;
	}

	//读一行数据
	char arr[20];
	fgets(arr, 20, pf);//将pf文件中的20个大小的数据，读到arr中
	printf("%s\n", arr);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

结果是

③fcanf和fprintf。由下图可看出，fscanf、fprintf和scanf、printf的区别是，f多了一个参数，这个参数是文件指针变量。而这个指针变量放这里是干嘛用的呢？

fcanf和fprintf的作用是把一个格式化的数据写到字符串中，本质其实都一样，就是将格式化数据转换成字符串。也就是说，跟scanf、printf的区别就是，fscanf和fprintf是将从键盘输入的东西，输入到字符数组中，或者用什么来保存着，而scanf和printf是输入了，在屏幕上显示出来。

struct S
{
	char arr[10];
	int age;
	float score;
};

int main()
{
	struct S s = { 0 };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen fail");
		return 1;
	}
	//将s.arr, &(s.age), &(s.score)输入到pf里面去
	fscanf(pf, "%s %d %f", s.arr, &(s.age), &(s.score));
	//scanf("%s %d %f", s.arr, &(s.age), &(s.score));
	

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

int main()
{
	struct S s = { "zhangsan",25,50.5f };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen fail");
		return 1;
	}
	fprintf(pf, "%s %d %f", s.arr, s.age, s.score);
	//printf("%s %d %f", s.arr, s.age, s.score);

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

④fread和fwrite：以二进制的方式操作文件

由函数的定义可看出来，fwrite和fread使用的参数都是相同是。

第一个是文件变量，意思是从这个文件中读取或写入这个文件。第二个是读的数据的大小，字节。第三个是每次读取或写入多少个，按照类型来定，比如结构体类型，每次写入多少个结构体的内容，写一个就1，两个就2。第四个是wb或rb

struct S
{
	char arr[10];
	int age;
	float score;
};

int main()
{
	struct S s = { 0 };
	//以二进制的形式读到文件中
	FILE* pf = fopen("test.txt", "rb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen fail");
		return 1;
	}
	//二进制的方式读
	fread(&s, sizeof(struct S), 1, pf);



	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

int main()
{
	struct S s = { "zhangsan",25,50.5f };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen fail");
		return 1;
	}
	//二进制的方式写
	fwrite(&s, sizeof(struct S), 1, pf);

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

4.1 对比一组函数

scanf / fscanf / sscanf printf / fprintf / sprintf

先来看sscanf和sprintf：

sprintf就是将s中的格式化数据转换成buf中，可以想象成：s的数据是我们输入的，buf是屏幕，然后打印到buf屏幕上，就是printf的打印。而加了s，就是“打印”到buf中。

sscanf就是将buf中的字符串数据转换成格式化数据，放到tmp中，想象成scanf，就是输入，加个s，就是不用键盘输入，自动将buf中的数据输入到tmp中。

struct S
{
	char arr[10];
	int age;
	float score;
};


int main()
{
	struct S s = { "zhangsan",25,50.5f };
	struct S tmp = { 0 };
	char buf[100] = { 0 };
	//把s中的格式化数据转换成字符串放到buf中
	sprintf(buf, "%s %d %f", s.arr, s.age, s.score);

	//"zhangsan 20 55.500000"
	printf("字符串：%s\n", buf);

	//从字符串buf中获取一个格式化的数据到tmp中
	sscanf(buf, "%s %d %f", tmp.arr, &(tmp.age), &(tmp.score));
	printf("格式化：%s %d %f\n", tmp.arr, tmp.age, tmp.score);

	return 0;
}

scanf 是针对标准输入的格式化输入语句（标准输入就是键盘输入）；printf 是针对标准输出的格式化语句（标准输出就是屏幕）

fscanf 是针对所有输入流的格式化输入语句，fprintf是针对所有输出流的格式化输入语句。

sscanf ：从一个字符串中转化成一个格式化的数据 sprintf 是把一个格式化的数据转化成字符串

5. 文件的随机读写

5.1 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 );

5.2 ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

5.3 rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置

6.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（int类型的整数）（VS2013测试）。

7.文件读取结束的判定

7.1 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，即是到文件末尾了，是正常读取完导致的结束，还是在末尾出了问题。

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

如：文本文件例子：

#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);
	}
	//判断是什么原因结束的？
	if (ferror(fp))//还没到末尾出错
		puts("I/O error when reading");
	else if (feof(fp))//到末尾了，判断结束的原因
		puts("End of file reached successfully");
	fclose(fp);
}

二进制文件例子：

#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
	//当返回的值与读取的值是相同的，则嘎嘎打印
	if (ret_code == SIZE) {
		puts("Array read successfully, contents: ");
		for (int n = 0; n < SIZE; ++n) printf("%f ", b[n]);
		putchar('\n');
	}
	else { // 如果不同，则寻找错误原因
		if (feof(fp))
			printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
		else if (ferror(fp)) {
			perror("Error reading test.bin");
		}
	}
	fclose(fp);
}

8.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。