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🍉本篇简介:>:讲解c语言中的文件操作,文件的读取,输入输出,流的概念?举例介绍输入输出函数,缓存区等.
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一、学习文件操作的意义

C语言的文件操作其实很少用到,因为在后期工作中他们大多数都被封装好了,我们直接使用就行,但是对于一名修内功的程序员,了解更加底层的实现方式,还是很有价值的.

还记得之前实现的通讯录吗?
每次重新打开通讯录,里面的数据都是空的,即使上次有输入过数据,但是每次退出通讯录之后,数据都会被丢弃了.这就很不方便,如果我们想将之前通讯录的数据保留下来(即关闭程序后,下次打开,数据还在),数据如果保存在内存中,数据断电就会丢失,此时我们可以使用文件操作,将数据保存在硬盘中.这样就可以让数据持久化.

二、文件是什么?

2.1 文件分类

磁盘上的文件就是文件。(说了等于没说)😂😂😂

在程序设计中，我们所说的文件指按文件功能来分类,主要有两种：
1.程序文件:

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)等等.

2.数据文件

文件的内容不一定是程序，也可以是程序运行时读写的数据，向文件中写入数据,或者从数据文件中读取数据,这类文件被称为数据文件.

本篇文章主要讨论如何对文件进行读写操作(写:向文件写入数据,读:从文件中读取数据),所以重点是讲解数据文件.

2.2 文件名的组成

上面只谈到了后缀名,那文件名有哪些部分组成呢?
一个文件要有一个唯一的文件标识，一方面让电脑能够识别和查找,另一方面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： 文件名如下

E:\编程\代码库\c语言代码库\进阶\c-language---advanced\文件操作\test.c

文件路径:E:\编程\代码库\c语言代码库\进阶\c-language---advanced\文件操作
文件名主干:test
文件后缀名:.c

为了方便起见，文件标识常被称为文件名.

三、如何使用代码打开和关闭文件?

文件指针:

首先我们介绍一下文件指针,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,而文件指针是指向该结构体的指针.即指向某一文件的指针变量,

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。不过这点我们并不关心,我们只需要会使用FILE就行.

如何使用FILE指针呢?
这就是我们下面要讲解的文件的打开和关闭内容.
我们在使用文件时,要先将这个文件打开,并且结束后将文件关闭.

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

参数说明:

fopen:

参数	含义
filename	要打开的文件的文件名
mode	打开方式

该函数,如果打开文件失败,返回NULL指针

fclose:

参数	含义
stream	指向要关闭的文件指针

打开方式详见如下表:

3.1 文件"打开方式"表

使用方式	含义	文件状态(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

这张表只是介绍了用何种方式打开文件进行读写,那具体怎样读写呢?↓

3.2 "流"是什么意思?(很重要)

如果我们需要进行数据交换的对象是显示器,文件,网络,打印机等输出设备时,我们需要了解每一个对象的读写方式吗?这未免也要麻烦了,对操作人员的要求是不是也很高?
那我们就引入了流的概念,我们只需要通过流来进行输入输出操作就行了,对应的实现C语言帮我们搞定了.

一个C语言程序,打开后,默认会打开三个流(stream):

1. stdin:标准输入流 --键盘
2. stdout:标准输出流 --显示器
3. stderr:标准错误流

要分清输入和输出的概念:

常见的键盘读取和显示器输出:↓

对文件的输入和输出:↓

总结:

对于fread和fwrite函数,它们两个只针对文件流负责
scanf和printf是标准的输入和输出流,他们也只针对键盘和显示器(屏幕)负责.
而其他函数,他们既可以从键盘读取数据,也可以从文件或者其他流读取数据.

向内存存数据是输入操作,找内存要数据就是输出.
上面的一个是键盘往内存输入数据,一个是文件往内存中存.

四、开启正式的读写文件操作

有了上面的基础知识的学习,我们现在可以开始写文件了.

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	//打开文件
	pFile = fopen("123.txt", "r");
	//文件名:123    --这里是相对路径
	//文件名后缀:.txt
	//打开方式:"r"  --为了输入数据，打开一个已经存在的文本文件 
	if (pFile != NULL)
	{
		fputs("Hello World !", pFile);
	}
	else
	{
		printf("打开失败");
		return 1;//返回非0
	}
	//关闭文件
	fclose(pFile);
	return 0;
}

运行结果:

打开失败

原因:
在相对路径下,没有"123.txt"文件.

补充知识:

1、相对路径：就是相对于自己的目标文件的位置。从当前文件所在文件夹开始（指以当前文件所处目录而言文件的位置）————以引用文件之间网页所在位置为参考基础，而建立出的目录路径。故称之为相对。
例如:123.txt(它的当前目录就是test.c所在的文件夹)

2、绝对路径：是指文件在硬盘上真正存在的路径。从根目录开始（指对站点的根目录而言某文件的位置）
例如:E:\编程\代码库\c语言代码库\进阶\c-language---advanced\文件操作\123.xt

我们新建一个"123.txt"文件,

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	//打开文件
	pFile = fopen("123.txt", "w");//这里改成"写"
	//文件名:123    --这里是相对路径
	//文件名后缀:.txt
	//打开方式:"w"  --为了输出数据，打开一个已经存在的文本文件 
	if (pFile != NULL)
	{
		//打开成功写文件
		fputs("Hello World !", pFile);
	}
	else
	{
		printf("打开失败");
		return 1;//返回非0
	}
	//关闭文件
	fclose(pFile);
	return 0;
}

运行结果:

找到123.txt文件,双击打开查看内容.

4.1 文件的顺序读写

对于输入\输出函数的简单示例:

4,11 fputc函数

函数功能: fputc函数,按单个字符输出到流.

函数模型:

参数介绍:,

参数	含义
character	要输入的字符(整形是因为会转化为ASCII码值)
stream	指向要输出到的流

‘w’,(只写)从内存写/输出数据到文件中

示例:
向文件写入26个小写英文字母,空格分隔

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	//打开文件
	pFile = fopen("123.txt", "w");
	if (pFile != NULL)
	{
		for (char i = 'a'; i <= 'z'; i++)
		{
			fputc(i, pFile);//从内存中写到流
			fputc(' ', pFile);//写入空格字符
		}
	}
	else
	{
		printf("打开失败");
		return 1;//返回非0
	}
	//关闭文件
	fclose(pFile);
	return 0;
}

//123.txt
a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z 

4.12 fgetc函数

函数功能: fgetc从流中读入数据到内存

函数模型

参数	含义
stream	指向标识输入流的 FILE 对象的指针。

‘r’,(只读),从文件中读数据到内存

示例:

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	char c;
	pFile = fopen("123.txt", "r");//此时123.txt中已经有26个字母了
	if (pFile != NULL)
	{
		while ((c=fgetc(pFile))!=EOF)//从流中写读到内存,直到文件读取结束
		{
			printf("%c",c);
		}
	}
	else
	{
		printf("打开失败");
		return 1;//返回非0
	}
	//关闭文件
	fclose(pFile);
	return 0;
}

运行结果:

4.13 fputs函数

函数功能: fputs将 str 指向流的 C 字符串写入流。

函数模型:

函数参数:

参数	含义
str	要输入的字符串
stream	指向标识输出流的 FILE 对象的指针。

注意:
该函数时按行进行写入字符串.可以在写数据时在后面增加一个换行符,会更加美观.

示例:

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	char c;
	pFile = fopen("123.txt", "w");//此时123.txt中已经有26个字母了
	if (pFile != NULL)
	{
		fputs("Hello World !!!\n", pFile);
		fputs("Hello CSDN!!!\n", pFile);
		fputs("Hello 初阶牛!!!\n", pFile);
	}
	else
	{
		printf("打开失败");
		return 1;//返回非0
	}
	//关闭文件
	fclose(pFile);
	return 0;
}

运行结果:
虽然之前文本里面已经有了26个英文字母,但是再进行写入操作时,会清空之前的文件内容.

‘a’,追加向文件末尾写数据.

怎样可以保留原来的数据,在数据后面继续增加新数据呢?
只需要将w改成a追加就行了.

pFile = fopen("123.txt", "a");//此时123.txt中已经有24个字母了,a表示追加
	if (pFile != NULL)
	{
		fputs("\n", pFile);//添加换行
		fputs("Hello World !!!\n", pFile);
		fputs("Hello CSDN!!!\n", pFile);
		fputs("Hello 初阶牛!!!\n", pFile);
	}

原文件中的数据↓

指向追加代码后:↓

4.14 fgets函数

函数功能:
从流中读取字符并将其作为 C 字符串存储到 str 中，直到读取 （num-1） 个字符或到达换行符或文件末尾，以先发生者为准。num-1是因’\0’要占一个字节.
函数模型:

函数参数:

参数	含义
str	指向在其中复制字符串读取的字符数组的指针。
num	要复制到 str 的最大字符数（包括终止空字符）。
stream	指向标识输入流的 FILE 对象的指针。stdin 可以用作从标准输入读取的参数。

示例:

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	char str[4][100];
	pFile = fopen("123.txt", "r");//此时123.txt中已经有24个字母和3行hello ...
	if (pFile != NULL)
	{
		fgets(str[0], 55, pFile);
		fgets(str[1], 10, pFile);
		fgets(str[2], 20, pFile);
		fgets(str[3], 30, pFile);
	}
	else
	{
		printf("打开失败");
		return 1;//返回非0
	}
	//关闭文件
	fclose(pFile);

	//打印
	for (int i=0; i < 4; i++)
	{
		printf("%s\n", str[i]);
	}
	return 0;
}

文件中的数据:

读到的数据:

解释:
fgets(str[0], 55, pFile);从文件第一行开始向后读取54个字符,但是还没有到54个字符时,先遇到了换行符,它使 fgets 停止读取，但它被函数视为有效字符，并包含在复制到 str 的字符串中。
并且,终止空字符会自动附加到复制到 str 的字符之后。
所以第一行打印:

a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
//这下面有两个换行,一个是printf(“%s\n”, str[i]);中的\n,还有一个是文件中的换行也被视作有效字符.
.

fgets(str[1], 10, pFile);第一行读取完毕之后,光标从下一行开始读取,读取10个字节,即10-1个有效数据(还有一个是’\0’).
运行结果:

Hello Wor
//一个换行,

fgets(str[2], 20, pFile);文件的第二行还未读取结束,则从r后面开始继续读取,20个字节,直到遇到换行.
同理,打印:

ld !!!
//这里两个换行,是printf(“%s\n”, str[i]);中的\n,

fgets(str[3], 30, pFile);这个从第三行开始,遇到换行结束
打印结果:

Hello CSDN!!!
//两个换行

4.15 fsacnf函数与fprintf函数

格式化输入输出函数是什么意思?
其实很简单,就是对于一些特殊格式的输入,比如输入一个保留两位小数的浮点型.

示例:从键盘得到数据,再将数据写入文件
输入:

初阶牛 20 1.755

typedef struct student
{
	char name[10];
	int age;
	float stature;
}student;
#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	student s1 ;
	fscanf(stdin, "%s%d%f",s1.name, &s1.age, &s1.stature);//从标准输入流(键盘)获取数据
	//打开文件
	pFile = fopen("123.txt", "w");
	if (pFile != NULL)
	{
		fprintf(pFile, "%s %d %.2f",s1.name, s1.age, s1.stature);//将数据输出到文件
	}
	else
	{
		printf("打开失败");
		return 1;//返回非0
	}
	//关闭文件
	fclose(pFile);


	return 0;
}

运行结果:

//123.txt
初阶牛 20 1.75

示例:从文件中读取数据输出到显示器(屏幕)

typedef struct student
{
	char name[10];
	int age;
	float stature;
}student;
#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	student s1;
	//打开文件
	pFile = fopen("123.txt", "r");//此时文件中有数据:初阶牛 20 1.75
	if (pFile != NULL)
	{
		fscanf(pFile, "%6s%2d%f", s1.name, &s1.age, &s1.stature);//从文件中读取数据
	}
	else
	{
		printf("打开失败");
		return 1;//返回非0
	}

	//关闭文件
	fclose(pFile);
	fprintf(stdout, "%6s %2d %.2f", s1.name, s1.age, s1.stature);//将数据输出到显示器
	return 0;
}

4.16 fread函数和fwrite函数

函数原型:

参数说明:

参数	含义
ptr	指向要写入流的元素数组的指针
size	要写入的每个元素的大小（以字节为单位）
count	元素个数
stream	指向指定输出流的 FILE 对象的指针

图解:

示例:
将内存中的数据以二进制的方式输出到文件

typedef struct student
{
	char name[10];
	int age;
	float stature;
}student;
#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	student s1 = { "初阶牛",20,1.755 };
	pFile = fopen("123.txt", "wb");
	if (pFile != NULL)
	{
		fwrite(&s1, sizeof(s1), 1, pFile);
	}
	else
	{
		printf("打开失败");
		return 1;//返回非0
	}
	//关闭文件
	fclose(pFile);
	return 0;
}

运行结果:

由于"初阶牛"是字符型,二进制显示也是这样,而其他的数据就显示出来我们就看不懂了.

函数模型:

参数说明:

参数	含义
ptr	指向大小至少为 （size*count） 字节的内存块的指针，用于存放待会要从流读取到的数据
size	要读取的每个元素的大小（以字节为单位）。
count	元素个数
stream	指向指定输入流的 FILE 对象的指针。

图解:

示例:
将文件中的数据以二进制的方式读取到内存

typedef struct student
{
	char name[10];
	int age;
	float stature;
}student;
#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	student s1 ;
	pFile = fopen("123.txt", "rb");//此时里面已经有了二进制数据
	if (pFile != NULL)
	{
		fread(&s1, sizeof(s1), 1, pFile);
	}
	else
	{
		printf("打开失败");
		return 1;//返回非0
	}
	//关闭文件
	fclose(pFile);

	printf("%s %d %.2f", s1.name, s1.age, s1.stature);
	return 0;
}

4.2 文件的随机读写

fseek函数:

函数模型:

参数介绍:

参数	含义
stream	指向标识流的 FILE 对象的指针。
offset	二进制文件：要从源偏移的字节数。文本文件：零或 ftell 返回的值。
origin	用作偏移参考的位置。

origin :参考位置表

示例:文件中已经有了,数据:Hello CSDN!!!

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	pFile = fopen("test6.txt", "r");//文件中已经 有了数据:Helllo CSDN!!!
	if (pFile == NULL)
	{
		perror(fopen);
	}
	else
	{
		char tmp= fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		printf("\n");
		
		//调整偏移量
		fseek(pFile,-3, SEEK_CUR);//将光标从文件当前处,往前偏移3个位
		tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		printf("\n");

		fseek(pFile, 1, SEEK_SET);//将光标从文件开头处,往后偏移一个位
		tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		printf("\n");

		fseek(pFile, -8, SEEK_END);//将光标从文件结尾处,往前偏移8个位
		tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
	}
	
	fclose(pFile);
	return 0;
}

运行结果:

Hello
ll
el
CSDN!

解释:

ftell函数

函数模型:

参数介绍:

参数	含义
stream	指向标识流的 FILE 对象的指针。

函数功能,获取流中的当前位置的偏移量.

示例:

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pFile;
	pFile = fopen("test6.txt", "r");//文件中已经 有了数据:Helllo CSDN!!!
	if (pFile == NULL)
	{
		perror(fopen);
	}
	else
	{
		char tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		tmp = fgetc(pFile);
		printf("%c", tmp);
		printf("\n");
		printf("%d", ftell(pFile));
	}

	fclose(pFile);
	return 0;
}

结果:

Hello
5

rewind函数

函数模型:

函数功能:
将流的位置设置为开头.
与fseek(pFile, 0, SEEK_SET)功能一样,就不过多介绍了.

4.3 文本文件 与 二进制文件的区别

数据存储的形式有多种，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。

那么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。

示例:
以整形数字:520为例

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 520;
	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
	fwrite(&a, sizeof(int), 1, pf);//二进制的形式写到文件中
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

结果:

我们可以用vs,右击添"现有项",将文件添加进来,然后打开方式选择二进制编译器

这是小端存储模式,所以16进制应该为00 00 02 08,这便是520转化为16进制的值.

用文本文件的方式去写

#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 520;
	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
	fprintf(pf,"%d",a);//文本的形式写到文件中
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果:

一般以文本文件的方式去写,会占用更多的字节空间,因为对于每一位数字都要单独转化为ASCII码值.
例如:
文本520,用ASCII码值(16进制)表示为35 32 30,占3个字节
二进制520,用ASCII码值(16进制)表示为00 00 02 08,占四个字节.

啊哦,这里的例子不大合适,如果数字是一个大于4位的数字,比如5201314,那么

文本文件:占8个字节
二进制文件:占4个字节.

五、文件结束的判定

feof函数

注意:
feof函数经常被错用为是判断文件是否结束.而在文件读取过程中，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。

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。

六、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.

因为有缓冲区的存在，C语言在操作文件的时候，需要做刷新缓冲区(flush函数)或者在文件操作结束的时候关闭文件。
如果不刷新，可能导致读写文件的问题

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