C语言——文件操作
磁盘（硬盘）上的文件是文件。
在程序设计中，我们⼀般从文件功能的角度来分类 分为 程序⽂件 、 数据⽂件 。
程序文件
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，也可能是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 。
这里我们将会使用到的就是数据文件，我们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（屏幕）上。
二进制文件和文本文件
根据 数据的组织形式 ，数据文件分为 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的⽂件中，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 。
⼀个数据在⽂件中是怎么存储的呢？
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（‘1’，‘0’，‘0’，‘0’，‘0’）（每个字符⼀个字节），如果⼆进制形式输出，则在磁盘上只占4个字节，如图所示
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，这个文件标识就是文件名。
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
.txt为文件后缀
注意： 1.文件名可以不包含后缀名 2.文件名中有一些禁止使用的字符，文件名不能包含这些字符：\/:*?"<>| 3.文件的后缀名决定了一个文件的默认打开方式 4.文件路径指的是从盘符到该文件所经历的路径中各符号名的集合
文件的作用
如果没有⽂件，我们写的程序的数据是存储在电脑的内存中，如果程序退出，内存回收，数据就会失，等再次运⾏程序，是看不到上次程序的数据的，如果要将数据进⾏持久化的保存，我们就需要使⽤⽂件。
文件的打开和关闭
流和标准流
流
我们程序的数据需要输出到各种外部设备，也需要从外部设备获取数据，不同的外部设备的输⼊输出操作各不相同，为了⽅便程序员对各种设备进⾏⽅便的操作，我们抽象出了流的概念，我们可以把流 想象成流淌着字符的河。
C程序针对⽂件、画⾯、键盘等的数据输⼊输出操作都是通过流操作的。 内存中的程序向文件输出内容是写文件，文件向内存中的程序输入是读文件。
⼀般情况下，我们要想向流⾥写数据，或者从流中读取数据，都需要先打开流，然后操作。
标准流
既然输入输出操作需要通过流来实现，但是当我们从键盘输⼊数据，向屏幕上输出数据，没有打开流 ，这是为什么呢？
事实上，C语⾔程序在启动的时候，默认打开了3个流：
stdin - 标准输⼊流。 在⼤多数的环境中从键盘输⼊，scanf函数就是从标准输⼊流中读取数据。
stdout - 标准输出流。 ⼤多数的环境中输出至显示器界面，printf函数就是将信息输出到标准输出 流中。
stderr - 标准错误流。 ⼤多数环境中输出到显⽰器界⾯（屏幕）
正是默认打开了这三个流，我们使⽤scanf、printf等函数就可以直接进⾏输⼊输出操作。
stdin、stdout、stderr 三个 流的类型 是： FILE * ，通常称为 ⽂件指针 。
C语⾔中，就是通过 FILE* 的⽂件指针来维护流的各种操作。
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，该结构体类型是由系 统声明的，取名 FILE ，而这个结构体类型的指针就是 文件指针 —— FILE*
不同的C编译器的FILE类型包含的内容(结构体成员）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 ，⼀般都是通过⼀个FILE的指针来维护这个FILE结构的变量，也就是文件指针，这样使⽤起来也就更加⽅便。
FILE* pf1;//创建⽂件指针变量pf1定义pf1是⼀个指向FILE类型数据的指针变量，可以使pf1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。
这样，通过⽂件指针变量能够 间接找到与它关联的⽂件 。
文件打开和关闭
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。
ANSI C（C语言标准） 规定使⽤ fopen 函数来打开⽂件， fclose 来关闭⽂件，这里我们不清楚如何使用，就可以在C Plus Plus上面寻找答案。
打开文件：fopen
fopen第一个参数是需要打开的文件的文件名，第二个参数是mode，表⽰⽂件的打开模式，在C Plusplus上面也给出了一些文件的打开模式。
下面也对一些打开模式进行了总结
打开方式 含义 指定文件不存在处理方式
如果打开文件成功，就会返回一个文件指针；如果打开失败，就会返回空指针，所以在打开文件时我们要判断文件是否打开成功。
关闭文件：fclose
这里的参数也就是一个文件指针，通过文件指针找到相应的文件，进行文件的关闭。
测试代码
//文件操作
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* fp = fopen("test.txt", "w");//以写write的模式打开
//使用一个文件指针来接收
if (fp == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;//打开失败，直接返回不为0的数据
}
//打开成功
//进行读或者写的操作
//关闭文件
fclose(fp);
fp = NULL;//避免fp成为野指针
return 0;
}通过前面我们知道如果以写的形式打开，当前目录指定文件不存在，就会在当前目录下创建一个新文件。
打开文件夹，我们可以看见创建了一个新的文件test.txt
文件具体操作
顺序读写
接下来的这些函数是按顺序来进行读或者写操作的。
fputc
我们先在C Plusplus看看这个函数
我们可以知道fputc是写一个字符到流中的，这是一个字符输出函数，适用于所有的输出流
通过这个函数，我们可以向流中写字符，如果成功写入会返回写的字符，如果出现问题就会返回文件末尾。
我们来使用一下这个函数
//文件操作
#include<stdio.h>
int main()
{
//打开文件
FILE* fp = fopen("test.txt", "w");
if (fp == NULL)
{
//打开失败
perror("fopen");
return 1;
}
//打开成功
//进行操作
fputc('a', fp);
fputc('b', fp);
fputc('c', fp);
fputc('d', fp);
fputc('e', fp);
fputc('f', fp);
fputc('g', fp);
//关闭文件
fclose(fp);
fp = NULL;//避免fp成为野指针
return 0;
}
我们可以看见成功打开了一个文件，并且进行了字符输入，我们也可以使用循环进行输入
char c = 0;
for (c = 'a'; c <= 'z'; c++)
{
fputc(c, fp);
}我们可以看到，它清空了原来的字符进行了新的写操作，这里需要注意的是
是否清空原来的字符主要是跟我们打开文件的方式有关系，如果你打开文件是w打开的，写入就会清空原来文件内容，如果是想追加写，打开文件方式是a
fgetc
我们依然先在C Plusplus看看这个函数
我们可以知道fgetc是从流中获取一个字符的，这是一个字符输入函数，适用于所有的输入流。我们可以使用它来读文件，如果读取成功就返回读取的字符，如果读取失败就返回文件末尾（EOF）。
我们来使用一下这个函数
#include<stdio.h>
int main()
{
//打开文件
FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
if (fp == NULL)
{
//打开失败
perror("fopen");
return 1;
}
//打开成功
//进行操作
printf("%c", fgetc(fp));
printf("%c", fgetc(fp));
printf("%c", fgetc(fp));
printf("%c", fgetc(fp));
printf("%c", fgetc(fp));
//关闭文件
fclose(fp);
fp = NULL;//避免fp成为野指针
return 0;
}
读取了五次，也就读取到了五个字符（最开始写文件向文件写入了abcd……xyz)
我们可以使用循环来读取全部内容
char c = 0;
while ((c = fgetc(fp)) != EOF)
{
printf("%c", c);
//没有遇到文件末尾读取就没有结束
}
fputs
我们可以看到我们可以知道fputs是写一个字符串到流中的，这是一个文本行输出函数，适用于所有的输出流
如果写入失败就会返回EOF
//文件操作
#include<stdio.h>
int main()
{
//打开文件
FILE* fp = fopen("test.txt", "w");
if (fp == NULL)
{
//打开失败
perror("fopen");
return 1;
}
//打开成功
//进行操作
fputs("abcdefgh", fp);
//关闭文件
fclose(fp);
fp = NULL;//避免fp成为野指针
return 0;
}
fgets
我们可以知道fgets是从流中获取字符串的，这是一个文本行输入函数，适用于所有的输入流。
str：一个字符数组指针接收读取到的字符 num:最大读取到的字符个数 stream：获取字符的流
如果读取成功返回str（存储数据数组的地址），失败会进行判断，有feof和ferror两种可能（后面会有讲解）
接下来，我们来进行使用
#include<stdio.h>
int main()
{
//打开文件
FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
if (fp == NULL)
{
//打开失败
perror("fopen");
return 1;
}
//打开成功
//进行操作
char arr[100] = { 0 };
/*while (fgets(arr,100,fp)!=NULL)
{
printf("%s ", arr);
}*/
fgets(arr, 100, fp);
printf("%s ", arr);
//关闭文件
fclose(fp);
fp = NULL;//避免fp成为野指针
return 0;
}
fprintf
这个我们可以将它与printf进行对比
我们可以看到fprintf只是多了第一个参数，printf是从标准输出流进行读，fprintf是可以从所有的输出流中进行读，是一个格式化输入函数，其他与printf的使用没有很大的差别。
我们来简单使用一下：
#include<stdio.h>
int main()
{
//打开文件
FILE* fp = fopen("test.txt", "w");
if (fp == NULL)
{
//打开失败
perror("fopen");
return 1;
}
//打开成功
//进行操作
char name[10] = "Lily";
int num = 123;
float weight = 56;
fprintf(fp, "%s %d %.2f", name, num, weight);
//关闭文件
fclose(fp);
fp = NULL;//避免fp成为野指针
return 0;
}
我们也可以在标准输出流进行输出
fscanf
这个我们可以将它与scanf进行对比
我们可以看到fscanf只是多了第一个参数，scanf是从标准输入流进行读，fscanf是可以从所有的流中进行读，是一个格式化输入函数。
#include<stdio.h>
int main()
{
//打开文件
FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
if (fp == NULL)
{
//打开失败
perror("fopen");
return 1;
}
//打开成功
//进行操作
//读文件
char name[20] = { 0 };
int num = 0;
float weight = 0;
fscanf(fp, "%s %d %f", name, &num, &weight);
printf("%s %d %.2f", name, num, weight);
//关闭文件
fclose(fp);
fp = NULL;//避免fp成为野指针
return 0;
}
我们在标准输入流和标准输出流进行一个简单的测试
//标准输入流，标准输出流
#include<stdio.h>
int main()
{
char name[20] = { 0 };
int num = 0;
float weight = 0;
fscanf(stdin, "%s %d %f", name, &num, &weight);
fprintf(stdout,"%s %d %.2f", name, num, weight);
return 0;
}
fwrite
fwrite是以⼆进制进行输出，适用于 ⽂件输出流。
ptr：指向要写入数组的指针
size：每一个元素字节大小
count：写的元素个数
stream：流
注意：这里写文件以二进制形式写，打开时是“wb”
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* fp = fopen("test.txt", "wb");
//以二进制形式写wb
if (fp == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
int arr[] = { 1,2,3,4,5,6 };
int count = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
fwrite(arr, sizeof(arr[0]), count, fp);
fclose(fp);
fp = NULL;
return 0;
}
当以二进制形式写，我们是无法读取到内容的，我们可以使用fread读取二进制信息。
fread
fread是以⼆进制进行输入，适用于⽂件输入流。
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* fp = fopen("test.txt", "rb");
//以二进制形式读，rb
if (fp == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
int arr[6] = { 0 };
int i = 0;
for (i = 0; i < 6; i++)
{
//fread(&arr[i], sizeof(arr[0]), 6, fp);
//读取一次打印一次
fread(arr + i, sizeof(arr[0]), 6, fp);
printf("%d ", arr[i]);
}
fclose(fp);
fp = NULL;
return 0;
}
fread读取成功返回值是读取的元素总个数，如果返回值小于要求读取的个数，那就意味着这是最后一次读取。
对比
printf --针对标准输出流（ stdout ）的，将数据以格式化的形式， 输出到屏幕上 scanf ﹣针对标准输入流（ stdin ）的，从键盘上输入格式化的数据
fprintf --针对所有输出流的，格式化的输出函数 fscanf --针对虽有输入流的，格式化输入函数
sprintf --将格式化的数据转换成字符串 sscanf -﹣从字符串中提取出格式化的数据
随机读写
fseek
fseek可以根据 ⽂件指针的位置和偏移量 来定位 ⽂件指针 （⽂件内容的光标）
offset代表文件指针的偏移量 origin代表文件指针起始位置 1.SEEK_SET——文件指针的起始位置 2.SEEK_SUR——文件指针的当前位置 3.SEEK_END——文件指针的末尾
我们来进行一个简单的使用，首先我们向文件里面写入“abcdefg”
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
if (fp == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//abcdefg
// |abcdefg |代表光标位置
fseek(fp, 1, SEEK_SET);
// a|bcdefg
//与开头偏移量为1，读取到b
char c1 = fgetc(fp);
//使用fgetc光标位置向后面移动
// ab|cdefg
printf("test1:%c\n", c1);
fseek(fp, 1, SEEK_CUR);
// abc|defg
//与当前位置偏移量为1，读取到d
char c2 = fgetc(fp);
printf("test2:%c\n", c2);
fseek(fp, -2, SEEK_END);
// abcde|fg
//与结尾偏移量为-2，读取到f，向前面走2步
char c3 = fgetc(fp);
printf("test3:%c\n", c3);
fclose(fp);
fp = NULL;
return 0;
}我们一起来看看运行结果，是不是我们想的
注意！！！ 使用fgetc光标会往后面移动一位
ftell
返回⽂件指针相对于起始位置的偏移量，也就是文件光标到文件起始位置的偏移量，返回类型为long int
接着上面的代码，我们可以知道这个时候 f 相当于起始位置偏移量为6
rewind
让⽂件指针的位置回到⽂件的起始位置，这样方便我们下一次的操作
简单测试rewind
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
if (fp == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//abcdefg
fseek(fp, -2, SEEK_END);
char c3 = fgetc(fp);
printf("test3:%c\n", c3);
long int ret1 = ftell(fp);
printf("ret1:%ld\n", ret1);
rewind(fp);//文件光标回到起始位置
long int ret2 = ftell(fp);
printf("ret2:%ld\n", ret2);
fclose(fp);
fp = NULL;
return 0;
}
文件读取结束的判定
不同函数使用，判断文件结束的方式不一样
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） ——fgetc 判断是否为 EOF .（读取正常返回读取字符的ASCII码值） ——fgets 判断返回值是否为 NULL （读取正常返回存储数据数组的地址）
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。 fread读取成功返回值是读取的元素总个数，如果返回值小于要求（实际）读取的个数，那就意味着这是最后一次读取。
文件结束原因
1.遇到文件末尾（正常结束）
2.文件读取失败
feof
文件读取结束有很多种可能，而feof不是用来判断文件是否结束。
feof 的作⽤： 当⽂件读取结束的时候，判断是读取结束的原因 是否是遇到⽂件尾结束 。
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
if (fopen == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
char ch = 0;
while ((ch = fgetc(fp)) != EOF)
{
putchar(ch);
}
printf("\n");
//判断读取结束原因
if (ferror(fp))
{
//文件读取遇到错误
puts("Meet error when reading");
}
else if (feof(fp))
{
//文件读取到末尾
puts("End of file reached successfully");
}
fclose(fp);
fp = NULL;
return 0;
}
显然，这一段代码是遇到文件末尾结束的。
二进制文件读取结束
//二进制文件读取结束
#include <stdio.h>
enum { SIZE = 5 };
int main(void)
{
double a[SIZE] = { 1.,2.,3.,4.,5. };
FILE* fp = fopen("test.txt", "wb"); // 二进制模式打开写文件
fwrite(a, sizeof * a, SIZE, fp); // 写 double 的数组
fclose(fp);
double b[SIZE];
fp = fopen("test.txt", "rb");//读文件
size_t ret_code = fread(b, sizeof * b, SIZE, fp); // 读 double的数组
if (ret_code == SIZE)//判断读取到的元素个数是否与要求读取的相等
{
puts("Array read successfully, contents: ");
for (int n = 0; n < SIZE; ++n)
printf("%f ", b[n]);
putchar('\n');
}
//读取不一致判断结束原因
else
{ // error handling
if (feof(fp))
{
printf("Error reading test.txt: unexpected end of file\n");
}
else if (ferror(fp))
{
perror("Error reading test.txt");
}
}
fclose(fp);
}
可以发现文件正常结束
ferror和feof
1. 在文件读／写的过程中，如果发生错误，就会将一个错误标记，设置一下 ferror ()：检测这个错误标记是否被设置，如果被设置，就是在读取过程中发生错误 2.在文件读／写的过程中，如果遇到文件末尾，就会将会有一个文件末尾的标记，设置一下 feof ()函数:检测这个文件末尾标记是否被设置，如果被设置，就是在读取过程中遇到文件末尾
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。
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