一、文件

1.1 什么是文件

1.1.1 程序文件

1.1.2 数据文件

1.2 为什么使用文件

1.3 文件名

二、文件的打开和关闭

2.1 文件指针

2.2 文件的打开和关闭

三、文件的顺序读写

3.1 fgetc 和 fputc（字符输入输出函数）

3.2 fgets 和 fputs（文本行输入输出函数）

3.3 fscanf 和 fprintf （格式化输入输出函数）

3.4. fread 和 fwrite（二进制输入输出函数）

四、文件的随机读写

4.1 fseek

4.2 ftell

4.3 rewind

五、文件读取结束的判定

一、文件

1.1 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）

1.1.1 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）

1.1.2 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

本次讨论的是数据文件，之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

1.2 为什么使用文件

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

1.3 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

2.1 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

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

2.2 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

//打开文件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
//关闭文件
int fclose ( FILE * stream );

这两个函数的头文件是 stdio.h

fclose 函数，参数是关闭文件的名字

fopen 函数第一个参数是打开文件的名字，第二个参数是访问打开模式，文件打开失败返回 NULL

访问打开模式的方式如下

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

测试代码

#include <stdio.h>

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("myfile.txt", "w");
	
	//文件打开失败
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//输出失败原因
		return 1;
	}

	//对文件进行一系列操作
	//...

	//关闭文件
	fclose(pf); //关闭pf指向的文件
	pf = NULL;//及时置空

	return 0;
}

三、文件的顺序读写

文件按顺序读写的函数有：

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	所有输入流
文本行输入函数	fgets	所有输入流
文本行输出函数	fputs	所有输入流
格式化输入函数	fscanf	所有输入流
格式化输出函数	fprintf	所有输入流
二进制输入	fread	文件
二进制输出	fwrite	文件

3.1 fgetc 和 fputc（字符输入输出函数）

（1）fputc

int fputc( int c, FILE *stream );

fputc函数的第一个参数是待输出的字符，第二个参数该字符输出的位置，即fputc函数的功能是将一个字符输出到指定的位置。该函数调用完毕会返回用户传入的字符

例如，我们要将小写字母 a~z 写入到 myfile.txt 文件中

#include <stdio.h>

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("myfile.txt", "w");

	//文件打开失败
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//输出失败原因
		return 1;
	}

	//对文件进行一系列操作
	
	char i = 0;
	for (i = 'a'; i <= 'z'; i++)
	{
		fputc(i, pf);
	}

	//关闭文件
	fclose(pf); //关闭pf指向的文件
	pf = NULL;//及时置空

	return 0;
}

运行结果

（2）fgetc

int fgetc( FILE *stream );

fgetc 函数只有一个参数，即你要读取的文件的文件指针。fgetc 函数的功能就是从指定位置读取一个字符。该函数调用成功会返回读取到的的字符；若读取文件时发生错误，或是已经读取到文件末尾，则返回 EOF

例如，我们要将文件 myfile.txt 文件中的内容读取，并打印到屏幕上

#include <stdio.h>

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("myfile.txt", "r");

	//文件打开失败
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//输出失败原因
		return 1;
	}

	
	int ch = 0;
	while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)
	{
		printf("%c", ch);
	}

	//关闭文件
	fclose(pf); //关闭pf指向的文件
	pf = NULL;//及时置空

	return 0;
}

运行结果

3.2 fgets 和 fputs（文本行输入输出函数）

（1）fputs

int fputs( const char *string, FILE *stream );

fputs函数的第一个参数是待输出的字符串，第二个参数该字符串输出的位置，即fputs函数的功能是将一个字符串输出到指定的位置。该函数调用成功会返回一个非负值；若输出时发生错误，则返回EOF

例如，我们要将字 "hello world!" 写入到 myfile.txt文件中

#include <stdio.h>

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("myfile.txt", "w");

	//文件打开失败
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//输出失败原因
		return 1;
	}

	char arr[] = "hello world!";
	fputs(arr, pf);

	//关闭文件
	fclose(pf); //关闭pf指向的文件
	pf = NULL;//及时置空

	return 0;
}

运行结果

（2）fgets

char *fgets( char *string, int n, FILE *stream );

fgets 函数的第一个参数是你所读取到的数据的储存位置，第二个参数是你要读取的字符个数，第三个参数是你要读取的文件的文件指针。fgets 函数的功能就是从指定位置读取指定字符个数的数据储存到指定位置。该函数调用成功会返回用于储存数据的位置的地址，如果读取过程中发生错误，或是读取到了文件末尾，则返回一个空指针 NULL

例如，我们要从 myfile.txt 文件中读取数据

#include <stdio.h>

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("myfile.txt", "r");

	//文件打开失败
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//输出失败原因
		return 1;
	}

	char arr[10] = { 0 };
	fgets(arr, 6, pf);
	printf("%s\n", arr);

	//关闭文件
	fclose(pf); //关闭pf指向的文件
	pf = NULL;//及时置空

	return 0;
}

运行结果

注意：对于 fgets 函数来说，实际从文件中读取的字符的个数会比指定的字符个数少一个，因为最后一个字符会被用于字符串的结束标志’\0’

fgets 函数读取到指定字符数之前，若读取到换行符(’\n’)，则停止读取，读取带回的字符包含换行符

3.3 fscanf 和 fprintf （格式化输入输出函数）

（1）fprintf

int fprintf( FILE *stream, const char *format [, argument ]...);

fprintf 函数的第一个参数是数据输出的目的地，后面的参数是可变参数列表，像 printf 一样使用即可，fprintf 只不过多了第一个参数

//printf函数的声明
int printf( const char *format [, argument]... );

例如，我们要将一个结构体类型的变量信息输出到 myfile.txt文件中去

#include<stdio.h>

struct People
{
	char name[20];
	char sex[5];
	int age;
};

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("myfile.txt", "w");

	//文件打开失败
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//输出失败原因
		return 1;
	}

	struct People p1 = { "zhangsan", "nan", 26 };
	fprintf(pf, "%s %s %d\n", p1.name, p1.sex, p1.age);

	//关闭文件
	fclose(pf); //关闭pf指向的文件
	pf = NULL;//及时置空

	return 0;
}

运行结果

（2）fscanf

int fscanf( FILE *stream, const char *format [, argument ]... );

fscanf函数的第一个参数是读取数据的位置，后面的参数是可变参数列表，像 scanf一样使用即可，fscanf 只不过多了第一个参数

//scanf 定义
int scanf( const char *format [,argument]... );

例如，我们要将刚才用 fprintf 函数输出到 myfile.txt 文件中的数据读取出来

#include<stdio.h>

struct People
{
	char name[20];
	char sex[5];
	int age;
};

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("myfile.txt", "r");

	//文件打开失败
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//输出失败原因
		return 1;
	}

	struct People tmp = { 0 };
	fscanf(pf, "%s %s %d", tmp.name, tmp.sex, &(tmp.age));
	//将tmp中的内容打印出来，看是否读取成功
	printf("%s %s %d\n", tmp.name, tmp.sex, tmp.age);

	//关闭文件
	fclose(pf); //关闭pf指向的文件
	pf = NULL;//及时置空

	return 0;
}

运行结果

3.4. fread 和 fwrite（二进制输入输出函数）

（1）fwrite函数

size_t fwrite( const void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );

fwrite 函数的第一个参数是输出数据的位置，第二个参数是要输出数据的元素个数，第三个参数是每个元素的大小，第四个参数是数据输出的目标位置。该函数调用完后，会返回实际写入目标位置的元素个数，当输出时发生错误或是待输出数据元素个数小于要求输出的元素个数时，会返回一个小于 count 的数

例如，我们要将数组 arr中的10个元素以二进制的形式输出到 myfile.txt 文件中去

#include<stdio.h>

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("myfile.txt", "w");

	//文件打开失败
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//输出失败原因
		return 1;
	}

	int arr[10] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
	fwrite(arr, sizeof(int), 10, pf);

	//关闭文件
	fclose(pf); //关闭pf指向的文件
	pf = NULL;//及时置空

	return 0;
}

运行结果

（2） fread

size_t fread( void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );

fread 函数的第一个参数是接收数据的位置，第二个参数是要读取的每个元素的大小，第三个参数是要读取的元素个数，第四个参数是读取数据的位置。函数调用完会返回实际读取的元素个数，若在读取过程中发生错误或是在未读取到指定元素个数时读取到文件末尾，则返回一个小于count的数

例如，我将刚才用 fwrite 函数输出到 myfile.txt文件的数据读取出来

#include<stdio.h>

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("myfile.txt", "r");

	//文件打开失败
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//输出失败原因
		return 1;
	}

	int arr[10] = { 0 };
	fread(arr, sizeof(int), 10, pf);
	//将arr中的内容打印出来，看是否读取成功
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}

	//关闭文件
	fclose(pf); //关闭pf指向的文件
	pf = NULL;//及时置空

	return 0;
}

运行结果

四、文件的随机读写

在上面我们介绍了文件顺序读写的相关函数及其操作，上面只能按照顺序进行读写，所以还得学会文件的随机读写，提高对文件中的数据的访问效率

4.1 fseek

int fseek( FILE *stream, long offset, int origin );

fseek函数的第一个参数既是要移动位置的文件指针，第三个参数是“初始位置”（并非文件信息区的起始位置），第二个参数是文件指针经操作后相对于这个“起始位置”的偏移量，单位为字节。fseek函数如果调用成功，则返回0；若调用失败，则返回一个非0的值

关于fseek函数的第三个参数，可以有以下三种形式

用 fseek函数，对文件中的数据 “abcdefg”进行操作，使其下一次读取字符时能读取到字符’d’，则有以下三种写法

（1）让文件指针相对于文件开头偏移3个字节（即指向文件开头）

fseek(pf, 3, SEEK_SET);//调整文件指针位置
ch = fgetc(pf);//读取到字符'd'
printf("%c\n", ch);

（2）让文件指针相对于文件末尾向前偏移 -3个字节

fseek(pf, -3, SEEK_END);//调整文件指针位置
ch = fgetc(pf);//读取到字符'd'
printf("%c\n", ch);

4.2 ftell

long ftell( FILE *stream );

ftell 函数的参数是一个文件指针。ftell函数调用成功，则返回文件指针相对于起始位置的偏移量；若调用失败，则返回 - 1，它用于计算当前文件指针相对于起始位置的偏移量

例如，对文件中的数据 “abcdefg”，读取了三个字符后，文件指针 pf 相对于起始位置的偏移量，可以这样计算，此时，变量Offset中存放的就是pf指针相对于起始位置的偏移量

long Offset = ftell(pf);

4.3 rewind

void rewind( FILE *stream );

rewind函数的作用是让传入的文件指针返回文件的起始位置

例如，对文件中的数据 “abcdefg”，读取了三个字符后，文件指针 pf 在 ‘d’ 的位置，想让文件指针 pf 直接返回文件的起始位置，使用该函数即可

rewind(pf);//调整文件指针位置

五、文件读取结束的判定

被错误使用的 feof， feof 头文件也是 stdio.h

int feof( FILE *stream );

feof 函数的功能也是判断使用某一文件指针的过程中，是否读取到文件末尾，若使用时没有读取到文件末尾，则feof函数返回0；否则，feof函数将返回一个非零的值。调用feof函数时，也只需将待检查的文件指针传入即可

注意：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

if (feof(pf))
{
	printf("文件指针使用时，读取到文件末尾\n");
}

注意函数的返回值

ferror 函数

int ferror( FILE *stream );

ferror 函数的功能就是判断使用某一文件指针的过程中，是否发生错误，若使用时没有发生错误，则ferror函数返回0；否则，ferror函数将返回一个非零的值。调用ferror函数时，我们只需将待检查的文件指针传入即可，头文件也是 stdio.h

if (ferror)
{
	printf("文件指针使用时，发生错误\n");
}

feof 函数的正确使用

#include<stdio.h>

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("myfile.txt", "r");

	//文件打开失败
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//输出失败原因
		return 1;
	}

	//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
	int ch = 0;
	while ((ch = fgetc(pf)) != EOF) // 标准C I/O读取文件循环
	{
			printf("%c", ch);
	}

	//循环结束，判断是什么原因结束的
	if (ferror(pf)) 
	{
		//ferror(fp)为真，说明由读取失败引起
		printf("I/O error when reading");
	}
	else if (feof(pf))  
	{
		//feof(fp)为真，说明由遇到文件尾引起
		printf("End of file reached successfully");
	}
		
	//关闭文件
	fclose(pf); //关闭pf指向的文件
	pf = NULL;//及时置空

	return 0;
}

运行结果