1. 概述

1.1磁盘文件和设备文件

磁盘文件

指一组相关数据的有序集合,通常存储在外部介质(如磁盘)上，使用时才调入内存。

设备文件

在操作系统中把每一个与主机相连的输入、输出设备看作是一个文件，把它们的输入、输出等同于对磁盘文件的读和写。

1.2 磁盘文件的分类

计算机的存储在物理上是二进制的，所以物理上所有的磁盘文件本质上都是一样的：以字节为单位进行顺序存储。

从用户或者操作系统使用的角度（逻辑上）把文件分为：

文本文件：基于字符编码的文件

二进制文件：基于值编码的文件

1.3 文本文件和二进制文件

1)文本文件

基于字符编码，常见编码有ASCII、UNICODE等

一般可以使用文本编辑器直接打开

数5678的以ASCII存储形式(ASCII码)为：

00110101 00110110 00110111 00111000

2)二进制文件

基于值编码,自己根据具体应用,指定某个值是什么意思

把内存中的数据按其在内存中的存储形式原样输出到磁盘上

数5678的存储形式(二进制码)为：

00010110 00101110

2. 文件的打开和关闭

2.1 文件指针

在C语言中用一个指针变量指向一个文件，这个指针称为文件指针。

typedef struct
{
    short           level;    //缓冲区"满"或者"空"的程度 
    unsigned        flags;    //文件状态标志 
    char            fd;        //文件描述符
    unsigned char   hold;    //如无缓冲区不读取字符
    short           bsize;    //缓冲区的大小
    unsigned char   *buffer;//数据缓冲区的位置 
    unsigned        ar;     //指针，当前的指向 
    unsigned        istemp;    //临时文件，指示器
    short           token;    //用于有效性的检查 
}FILE;

FILE是系统使用typedef定义出来的有关文件信息的一种结构体类型，结构中含有文件名、文件状态和文件当前位置等信息。

声明FILE结构体类型的信息包含在头文件“stdio.h”中，一般设置一个指向FILE类型变量的指针变量，然后通过它来引用这些FILE类型变量。通过文件指针就可对它所指的文件进行各种操作。

C语言中有三个特殊的文件指针由系统默认打开，用户无需定义即可直接使用:

stdin：标准输入，默认为当前终端（键盘），我们使用的scanf、getchar函数默认从此终端获得数据。

stdout：标准输出，默认为当前终端（屏幕），我们使用的printf、puts函数默认输出信息到此终端。

stderr：标准出错，默认为当前终端（屏幕），我们使用的perror函数默认输出信息到此终端。

2.2 文件的打开

任何文件使用之前必须打开：

#include <stdio.h>
FILE * fopen(const char * filename, const char * mode);
功能：打开文件
参数：
filename：需要打开的文件名，根据需要加上路径
mode：打开文件的模式设置
返回值：
成功：文件指针
失败：NULL

第一个参数的几种形式:

    FILE *fp_passwd = NULL;

    //相对路径：
    //打开当前目录passdw文件：源文件(源程序)所在目录
    FILE *fp_passwd = fopen("passwd.txt", "r");
    
    //打开当前目录(test)下passwd.txt文件
    fp_passwd = fopen(". / test / passwd.txt", "r");
    
    //打开当前目录上一级目录（相对当前目录）passwd.txt文件
    fp_passwd = fopen(".. / passwd.txt", "r");
        
    //绝对路径：
    //打开C盘test目录下一个叫passwd.txt文件
    fp_passwd = fopen("c:/test/passwd.txt","r");

第二个参数的几种形式(打开文件的方式)：

打开模式	含义
r或rb	以只读方式打开一个文本文件（不创建文件，若文件不存在则报错）
w或wb	以写方式打开文件(如果文件存在则清空文件，文件不存在则创建一个文件)
a或ab	以追加方式打开文件，在末尾添加内容，若文件不存在则创建文件
r+或rb+	以可读、可写的方式打开文件(不创建新文件)
w+或wb+	以可读、可写的方式打开文件(如果文件存在则清空文件，文件不存在则创建一个文件)
a+或ab+	以添加方式打开文件，打开文件并在末尾更改文件,若文件不存在则创建文件

注意：

b是二进制模式的意思，b只是在Windows有效，在Linux用r和rb的结果是一样的

Unix和Linux下所有的文本文件行都是\n结尾，而Windows所有的文本文件行都是\r\n结尾

在Windows平台下，以“文本”方式打开文件，不加b：

当读取文件的时候，系统会将所有的 "\r\n" 转换成 "\n"

当写入文件的时候，系统会将"\n" 转换成 "\r\n" 写入

以"二进制"方式打开文件，则读写都不会进行这样的转换

在Unix/Linux平台下，“文本”与“二进制”模式没有区别，"\r\n" 作为两个字符原样输入输出

int main(void)
{
    FILE *fp = NULL;

    // "\\"这样的路径形式，只能在windows使用
    // "/"这样的路径形式，windows和linux平台下都可用，建议使用这种
    // 路径可以是相对路径，也可是绝对路径
    fp = fopen("../test", "w");
    //fp = fopen("..\\test", "w");

    if (fp == NULL) //返回空，说明打开失败
    {
        //perror()是标准出错打印函数，能打印调用库函数出错原因
        perror("open");
        return -1;
    }

    return 0;
}

2.3 文件的关闭

任何文件在使用后应该关闭：

打开的文件会占用内存资源，如果总是打开不关闭，会消耗很多内存

一个进程同时打开的文件数是有限制的，超过最大同时打开文件数，再次调用fopen打开文件会失败

如果没有明确的调用fclose关闭打开的文件，那么程序在退出的时候，操作系统会统一关闭。

#include <stdio.h>
int fclose(FILE * stream);
功能：关闭先前fopen()打开的文件。此动作让缓冲区的数据写入文件中，并释放系统所提供的文件资源。
参数：
stream：文件指针
返回值：
成功：0
失败：-1

    FILE * fp = NULL;
    fp = fopen("abc.txt", "r");
    fclose(fp);

3. 文件的顺序读写

3.1 按照字符读写文件fgetc、fputc

3.1.1 写文件

char buf[] = "this is a test for fputc";
int i = 0;
int n = strlen(buf);
for (i = 0; i < n; i++)
{
    //往文件fp写入字符buf[i]
    int ch = fputc(buf[i], fp);
    printf("ch = %c\n", ch);
}

3.1.2 文件结尾

在C语言中，EOF表示文件结束符(endof file)。在while循环中以EOF作为文件结束标志，这种以EOF作为文件结束标志的文件，必须是文本文件。在文本文件中，数据都是以字符的ASCII代码值的形式存放。我们知道，ASCII代码值的范围是0~127，不可能出现-1，因此可以用EOF作为文件结束标志。

#define EOF     (-1)

当把数据以二进制形式存放到文件中时，就会有-1值的出现，因此不能采用EOF作为二进制文件的结束标志。为解决这一个问题，ANSI C提供一个feof函数，用来判断文件是否结束。feof函数既可用以判断二进制文件又可用以判断文本文件。

#include <stdio.h>
int feof(FILE * stream);
功能：检测是否读取到了文件结尾。判断的是最后一次“读操作的内容”，不是当前位置内容(上一个内容)。
参数：
stream：文件指针
返回值：
非0值：已经到文件结尾
0：没有到文件结尾

3.1.3 读文件

#include <stdio.h>
int fgetc(FILE * stream);
功能：从stream指定的文件中读取一个字符
参数：
stream：文件指针
返回值：
成功：返回读取到的字符
失败：-1

char ch;
#if 0
while ((ch = fgetc(fp)) != EOF)
{
    printf("%c", ch);
}
printf("\n");
#endif

while (!feof(fp)) //文件没有结束，则执行循环
{
    ch = fgetc(fp);
    printf("%c", ch);
}
printf("\n");

3.2 按照行读写文件fgets、fputs

3.2.1 写文件

#include <stdio.h>
int fputs(const char * str, FILE * stream);
功能：将str所指定的字符串写入到stream指定的文件中，字符串结束符 '\0' 不写入文件。
参数：
str：字符串
stream：文件指针
返回值：
成功：0
失败：-1

char *buf[] = { "123456\n", "bbbbbbbbbb\n", "ccccccccccc\n" };
int i = 0;
int n = 3;
for (i = 0; i < n; i++)
{
    int len = fputs(buf[i], fp);
    printf("len = %d\n", len);
}

3.2.2 读文件

#include <stdio.h>
char * fgets(char * str, int size, FILE * stream);
功能：从stream指定的文件内读入字符，保存到str所指定的内存空间，直到出现换行字符、读到文件结尾或是已读了size- 1个字符为止，最后会自动加上字符 '\0' 作为字符串结束。
参数：
str：字符串
size：指定最大读取字符串的长度（size - 1）
stream：文件指针
返回值：
成功：成功读取的字符串
读到文件尾或出错： NULL

char buf[100] = 0;

while (!feof(fp)) //文件没有结束
{
    memset(buf, 0, sizeof(buf));
    char *p = fgets(buf, sizeof(buf), fp);
    if (p != NULL)
    {
        printf("buf = %s", buf);
    }
}

3.3按照格式化文件fprintf、fscanf

3.3.1 写文件

#include <stdio.h>
int fprintf(FILE * stream, const char * format, ...);
功能：根据参数format字符串来转换并格式化数据，然后将结果输出到stream指定的文件中，指定出现字符串结束符 '\0' 为止。
参数：
stream：已经打开的文件
format：字符串格式，用法和printf()一样
返回值：
成功：实际写入文件的字符个数
失败：-1

fprintf(fp, "%d %d %d\n", 1, 2, 3);

3.3.2 读文件

#include <stdio.h>
int fscanf(FILE * stream, const char * format,...);
功能：从stream指定的文件读取字符串，并根据参数format字符串来转换并格式化数据。
参数：
stream：已经打开的文件
format：字符串格式，用法和scanf()一样
返回值：
成功：参数数目，成功转换的值的个数
失败：- 1

int a = 0;
int b = 0;
int c = 0;
fscanf(fp, "%d %d %d\n", &a, &b, &c);
printf("a = %d, b = %d, c = %d\n", a, b, c);

3.4按照块读写文件fread、fwrite

3.4.1 写文件

#include <stdio.h>
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
功能：以数据块的方式给文件写入内容
参数：
ptr：准备写入文件数据的地址
size： size_t 为 unsigned int类型，此参数指定写入文件内容的块数据大小
nmemb：写入文件的块数，写入文件数据总大小为：size * nmemb
stream：已经打开的文件指针
返回值：
成功：实际成功写入文件数据的块数目，此值和nmemb 相等
失败：0

typedef struct Stu
{
    char name[50];
    int id;
}Stu;

Stu s[3];
int i = 0;
for (i = 0; i < 3; i++)
{
    sprintf(s[i].name, "stu%d%d%d", i, i, i);
    s[i].id = i + 1;
}

int ret = fwrite(s, sizeof(Stu), 3, fp);
printf("ret = %d\n", ret);

3.4.2 读文件

#include <stdio.h>
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
功能：以数据块的方式从文件中读取内容
参数：
ptr：存放读取出来数据的内存空间
size： size_t 为 unsigned int类型，此参数指定读取文件内容的块数据大小
nmemb：读取文件的块数，读取文件数据总大小为：size * nmemb
stream：已经打开的文件指针
返回值：
成功：实际成功读取到内容的块数，如果此值比nmemb小，但大于0，说明读到文件的结尾。
失败：0

typedef struct Stu
{
    char name[50];
    int id;
}Stu;

Stu s[3];
int ret = fread(s, sizeof(Stu), 3, fp);
printf("ret = %d\n", ret);

int i = 0;
for (i = 0; i < 3; i++)
{
    printf("s = %s, %d\n", s[i].name, s[i].id);
}

4. 文件的随机读写

#include <stdio.h>
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
功能：移动文件流（文件光标）的读写位置。
参数：
stream：已经打开的文件指针
offset：根据whence来移动的位移数（偏移量），可以是正数，也可以负数，如果正数，则相对于whence往右移动，如果是负数，则相对于whence往左移动。如果向前移动的字节数超过了文件开头则出错返回，如果向后移动的字节数超过了文件末尾，再次写入时将增大文件尺寸。
whence：其取值如下：
SEEK_SET：从文件开头移动offset个字节
SEEK_CUR：从当前位置移动offset个字节
SEEK_END：从文件末尾移动offset个字节
返回值：
成功：0
失败：-1

#include <stdio.h>
long ftell(FILE *stream);
功能：获取文件流（文件光标）的读写位置。
参数：
stream：已经打开的文件指针
返回值：
成功：当前文件流（文件光标）的读写位置
失败：-1

#include <stdio.h>
void rewind(FILE *stream);
功能：把文件流（文件光标）的读写位置移动到文件开头。
参数：
stream：已经打开的文件指针
返回值：
无返回值

typedef struct Stu
{
    char name[50];
    int id;
}Stu;

//假如已经往文件写入3个结构体
//fwrite(s, sizeof(Stu), 3, fp);

Stu s[3];
Stu tmp; 
int ret = 0;

//文件光标读写位置从开头往右移动2个结构体的位置
fseek(fp, 2 * sizeof(Stu), SEEK_SET);

//读第3个结构体
ret = fread(&tmp, sizeof(Stu), 1, fp);
if (ret == 1)
{
    printf("[tmp]%s, %d\n", tmp.name, tmp.id);
}

//把文件光标移动到文件开头
//fseek(fp, 0, SEEK_SET);
rewind(fp);

ret = fread(s, sizeof(Stu), 3, fp);
printf("ret = %d\n", ret);

int i = 0;
for (i = 0; i < 3; i++)
{
    printf("s === %s, %d\n", s[i].name, s[i].id);
}

5. Windows和Linux文本文件区别

b是二进制模式的意思，b只是在Windows有效，在Linux用r和rb的结果是一样的

Unix和Linux下所有的文本文件行都是\n结尾，而Windows所有的文本文件行都是\r\n结尾

在Windows平台下，以“文本”方式打开文件，不加b：

当读取文件的时候，系统会将所有的 "\r\n" 转换成 "\n"

当写入文件的时候，系统会将"\n" 转换成 "\r\n" 写入

以"二进制"方式打开文件，则读\写都不会进行这样的转换

在Unix/Linux平台下，“文本”与“二进制”模式没有区别，"\r\n" 作为两个字符原样输入输出

判断文本文件是Linux格式还是Windows格式:

#include<stdio.h>

int main(int argc, char **args)
{
    if (argc < 2)
        return 0;

    FILE *p = fopen(args[1], "rb");
    if (!p)
        return 0;

    char a[1024] = { 0 };
    fgets(a, sizeof(a), p);

    int len = 0;
    while (a[len])
    {
        if (a[len] == '\n')
        {
            if (a[len - 1] == '\r')
            {
                printf("windows file\n");
            }
            else
            {
                printf("linux file\n");
            }
        }
        len++;
    }

    fclose(p);

    return 0;
}

6. 获取文件状态

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int stat(const char *path, struct stat *buf);
功能：获取文件状态信息
参数：
path：文件名
buf：保存文件信息的结构体
返回值：
成功：0
失败-1

struct stat {
    dev_t         st_dev;         //文件的设备编号
    ino_t         st_ino;          //节点
    mode_t        st_mode;   //文件的类型和存取的权限
    nlink_t       st_nlink;     //连到该文件的硬连接数目，刚建立的文件值为1
    uid_t         st_uid;         //用户ID
    gid_t         st_gid;         //组ID
    dev_t         st_rdev;      //(设备类型)若此文件为设备文件，则为其设备编号
    off_t         st_size;        //文件字节数(文件大小)
    unsigned long st_blksize;   //块大小(文件系统的I/O 缓冲区大小)
    unsigned long st_blocks;    //块数
    time_t        st_atime;     //最后一次访问时间
    time_t        st_mtime;    //最后一次修改时间
    time_t        st_ctime;     //最后一次改变时间(指属性)
};

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char **args)
{
    if (argc < 2)
        return 0;

    struct stat st = { 0 };

    stat(args[1], &st);
    int size = st.st_size;//得到结构体中的成员变量
    printf("%d\n", size);
    return 0;
}

7. 删除文件、重命名文件名

#include <stdio.h>
int remove(const char *pathname);
功能：删除文件
参数：
pathname：文件名
返回值：
成功：0
失败：-1

#include <stdio.h>
int rename(const char *oldpath, const char *newpath);
功能：把oldpath的文件名改为newpath
参数：
oldpath：旧文件名
newpath：新文件名
返回值：
成功：0
失败： - 1