【C】语言文件操作（一）
- 为什么使用文件
- 什么是文件
- 文件的打开和关闭
- 文件的顺序读写
- 文件的随机读写
- 文本文件和二进制文件
- 文件读取结束的判定
- 文件缓冲区
因内容比较多，为方便大家吸收，这一篇只介绍1，2，3，4的内容，
剩下内容将放到【C】语言文件操作 （二）中介绍
1.为什么使用文件
使用文件可以将数据直接存放在电脑的硬盘上，使数据持久化。
例如通讯录的程序，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。
2.什么是文件
文件：即磁盘上的文件 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）。
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）。
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。 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。
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 （文件标识file name）
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。
在程序中往往需要写两个\\，前面的\作为转义字符
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. 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。 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：
3.2 文件的打开和关闭
如何将大象放入冰箱，打开冰箱->放入大象->关上冰箱
对于文件的操作类似，打开文件->读写文件->关闭文件
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 );//filename文件名 mode打开方式
//关闭文件
int fclose ( FILE * stream );参数要关闭的FILE对象的指针打开方式如下：
“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，会覆盖原数据 | 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，原数据不会删除 | 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；立一个新的文件 | 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()
{
//打开文件
//相对路径，文件在运行程序的路径下打开
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");//w打开方式为只写，需要注意的是这里是双引号
//绝对路径,文件在输入的路径下打开,运行的前提是该路径存在
//FILE* pf = fopen("c:\\code\\test.txt", "w");
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//写文件
//关闭文件
fclose(pf);
pf == NULL;
return 0;
}
4.文件的顺序读写
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 |
格式化输出函数 | fprintf | 所有输出流 |
格式化输入函数 | fscanf | 所有输入流 |
二进制输入 | fread | 文件 |
二进制输出 | fwrite | 文件 |
4.1 函数介绍：
fputc字符输出函数
int fputc ( int character, FILE * stream );
//FILE * stream文件流（文件指针指向的数据），int character输出的字符示例：
int main()
{
//打开文件
//相对路径，文件在运行程序的路径下打开
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");//w打开方式为只写，需要注意的是这里是双引号
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//写文件
fputc('a', pf);
fputc('b', pf);
fputc('c', pf);
int i = 0;
for (i = 0; i < 26; i++)
{
fputc('a'+i, pf);
}
//关闭文件
fclose(pf);//
pf == NULL;
return 0;
}上面代码运行后我们打开出现的test.txt文件
文件内容：
fgetc字符输入函数
int fgetc ( FILE * stream );- 返回指定流的内部文件位置指示符当前指向的字符。然后，内部文件位置指示器将前进到下一个字符。
- 如果调用时流位于文件末尾，则该函数返回EOF。
- 如果发生读取错误，该函数将返回EOF并为流设置err指针。
int main()
{
//打开文件
//相对路径，文件在运行程序的路径下打开
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//r只读
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//读文件//多次读取，结果会向后偏移
int i = 0;
for (i = 0; i < 26; i++)
{
int ch = fgetc(pf);
printf("%c", ch);
}
//关闭文件
fclose(pf);//
pf == NULL;
return 0;
}读出结果：
因为调用时流如果位于文件末尾，则该函数返回EOF。
所以我们可以对代码中读文件的循环操作进行改进，改进后可以直接将文件中的内容全部读取出来。
这里为方便大家复制代码，将改进后代码给出：
int main()
{
//打开文件
//相对路径，文件在运行程序的路径下打开
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//r只读
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//读文件//多次读取，结果会向后偏移
//int i = 0;
//for (i = 0; i < 26; i++)
//{
// int ch = fgetc(pf);
// printf("%c", ch);
//}
//改进
int ch = 0;
while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)
{
printf("%c ", ch);
}
//关闭文件
fclose(pf);//
pf == NULL;
return 0;
}运行结果：
可以看到我们将文件中的内容全部打印了出来。
注意：如果进行多次读取，得到的结果会向后偏移
fputs文本行输出函数
int fputs ( const char * str, FILE * stream );示例：
#include<stdio.h>
int main()
{
//打开文件
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//写文件 一行一行写
fputs("xiaowei", pf);//如果想要换行需要在字符串中输入\n
printf("\n");
fputs("@T", pf);
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
大概大家也注意到了换行的问题，不能用printf（“\n”）;
因为在换行时只关注内容，
所以想要换行需要在字符串中输入\n，这时可以认为\n就是内容中的一部分。
将代码中写文件的部分改为如下：
//写文件 一行一行写
fputs("xiaowei\n", pf);
fputs("@T", pf);文件内容：
这就很好地实现了换行。
fgets文本行输入函数
- fgets读取内容时会将终止符\0认为是其中的内容，实际读取的是num-1个元素，剩下一个为\0。
- 若文本中有换行，读取时会自动认为换行符\n是其中的内容，并将其读取。
- 下一次读取会从之前读取结束的位置开始
- 如果读取正常，返回的是存放读取到的数据的地址
- 如果读取失败，返回NULL
char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );示例：
//按照顺序读取文本行
// fgets
//读到的内容将被放到指针str指向的字符数组中
//num要复制到str 的最大字符数（包括终止空字符），真正读到的字符是num-1个
int main()
{
//打开文件
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//读取文件一行一行读
char arr[] = "##############";
fgets(arr, 5, pf);
printf{"%s",arr};
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行监视：
代码中我们给到的num的值为5，而这5个里包含\0,实际读到的内容是num-1个字符
当我们将代码中的5，改为15时，监视如下：
此时，我们发现增加了num的值，却没有读到下一行的内容，而是读取了\n和\0。
总结：
fgets读取内容时会将终止符\0认为是其中的内容，实际读取的是num-1个元素，剩下一个为\0。
若文本中有换行，读取时会自动认为换行符\n是其中的内容，并将其读取。
如何进行换行？
如上我们只需进行二次读，就可以将下一行读出，在进行第二次读取时会从第一次读取后面的位置开始。
为了方便大家复制，代码给出：
int main()
{
//打开文件
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//读取文件一行一行读
char arr[] = "##############";
fgets(arr, 15, pf);
printf("%s", arr);
fgets(arr, 15, pf);
printf("%s", arr);
//关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}fprintf格式化输出函数
int fprintf ( FILE * stream, const char * format, ... );
观察上面fprintf和printf的定义，我们发现非常相似，仅仅相差一个FILE*steam。
示例：
//写一个结构体的数据
struct S
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct S s = { "zhangsan",20,95.5f };
//把s中的数据写到文件中
FILE* pf = fopen("test.txt", "a");//a是打开方式，追加
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//写文件--fprintf,与printf类似
fprintf(pf, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}执行后文件内容：
fscanf格式化输入函数
int fscanf ( FILE * stream, const char * format, ... );format是格式，data是数据
从文件流以一定的格式读取数据
如果读取正常，返回的是格式串中指定的数据的个数 如果读取失败，返回的是小于格式串中指定的数据的个数
struct S
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct S s = { "zhangsan",20,95.5f };
//把s中的数据写到文件中
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//读文件--fscanf,与scanf类似
fscanf(pf, "%s %d %f", s.name, &(s.age), &(s.score));//将内容写到文件中
printf("%s %d %f\n", s.name,s.age, s.score);//将文件中的内容读到屏幕上
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}输出结果如下：
文件操作函数作用于终端：
如上图，我们看到屏幕对应的是标准输出流，文件对应的是输出流，而下面的六个函数分别对应的是所有输入输出流。
那么我们对于文件操作的函数是否可以作用于屏幕呢？答案是可以的！
对键盘和屏幕操作不像文件一样有打开和关闭的操作，
- 对任何一个c程序，只要运行起来就默认打开三个流
stdin - 标准输入流 - 键盘
stdout - 标准输出流 - 屏幕
stderr - 标准错误流 - 屏幕
这三个流的类型是FILE*类型的，就有一个FILE*的指针与流对应
那么当从键盘输入数据时就传stdin ，当从屏幕输出数据的时候就传stdout。
示例：
//scanf(……);
//fscanf（stdin,……);
//printf(……);
//fprintf(stdout,……);
int main()
{
int ch = fgetc(stdin);
fputc(ch,stdout);
return 0;
}运行：这里我们输入q，屏幕上又打印出一个q
fwrite二进制输出函数
size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );void *ptr指针指向的是要被写入的数据元素
size_t size每一个要被写的元素的大小
size_t count 写入元素的数量
FILE*stream目标文件
fread二进制输入函数
size_t fread ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );size_t size每一个要被读的元素的大小
size_t count 读取元素的数量
FILE*stream被读取的文件
示例：
//二进制输出函数fwrite
struct S
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct S s = { "zhangsan",20, 95.5f };
//把s中的数据写到文件中
FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");//"wb"是以二进制形式写
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//写文件
fwrite(&s,sizeof(s),1,pf);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}这时写到文件里的内容如下：
因为是二进制形式的所以我们无法分辨，那就需要将用机器将其识别后打印到屏幕上方便我们识别，
//二进制输入函数fread
struct S
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct S s = { 0 };
//把s中的数据写到文件中
FILE* pf = fopen("test.txt", "rb");//"rb"是以二进制形式读
if (NULL == pf)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//读文件
fread(&s, sizeof(s), 1, pf);
printf("%s %d %f\n", s.name, s.age, s.score);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}下面是识别二进制后打印到屏幕上的内容：
4.2 对比一组函数：
scanf/fscanf/sscanf printf/fprintf/sprintf
答案如下：
定义对比：
sscanf和sprintf函数的使用
struct S
{
char name[10];
int age;
float score;
};
int main()
{
char buf[100] = { 0 };
struct S tmp = { 0 };
struct S s = { "zhangsan",20,95.5f };
//能够把这个结构体的数据，转换成字符串
//"zhangsan 20 95.5"
sprintf(buf, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);//将结构体数据以指定的格式转换成字符串
printf("%s\n", buf);//以字符串的形式打印结构体
//能否将buf中的字符串，还原成一个结构体数据呢？
sscanf(buf,"%s %d %f", tmp.name, &(tmp.age), &(tmp.score));
printf("%s %d %f", tmp.name, tmp.age, tmp.score);//以结构体的形式打印字符串
return 0;
}应用场景：
结语：
这里我们关于前半部分的内容就介绍完了，后半部分马上会更 文章中某些内容我们之前有介绍，所以只是一笔带过，还请谅解。 希望以上内容对大家有所帮助👀，如有不足望指出🙏