进阶C语言——文件操作（上）

本章文章主要是关于文件教学的，大家可能会对C语言中的文件可能有点陌生，这两个看起老来完全扯不上边的东西，但是实际上他们有很多的关联，本章文章将讲解一些文件的打开和关闭，并和一些库函数一起使用之后的效果，让我们来学习吧

为什么使用文件

我们在写程序的时候，每次运行的时候，里面的数据可能就不存在了，当我们想在看到这个内容的时候需要重新运行，就比如我们写的通讯录一样，我们在输入数据的时候，当我们再打开的时候，之前的数据又不在了，那我们得实现一个可以记录信息的东西，那就是文件

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。
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。

什么是文件呢？

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）。

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，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。

我们先写一个代码然后来看一下什么是程序文件


#include<stdio.h>
int main()
{
	printf("hehe\n");
	return 0;
}

当我们运行起来的时候
在这里插入图片描述
我们在Debug中可以看到我们的可执行程序，后缀为.exe的文件

再来看看我们的目标文件

需要返回上一层目录才能找到

那什么是数据文件呢

在这里插入图片描述

我们在test.c的路径下创建一个文本文件，这个就是数据文件，而我们这章的内容就是讲数据文件的

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。

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。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

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

code就是路径，test就是文件名主干，.c就是后缀

文件的打开和关闭

文件在读写的时候我们要打开文件（fopen），使用结束的时候应该关闭文件fclose，这和我们的动态内存开辟有点相似

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”
我们打开一个文件就会出现一个结构体，结构体中放的是文件的信息，我们用一个FILE类型的指针来接收它

在这里插入图片描述

struct _iobuf {
        char *_ptr;
        int   _cnt;
        char *_base;
        int   _flag;
        int   _file;
        int   _charbuf;
        int   _bufsiz;
        char *_tmpfname;
       };
typedef struct _iobuf

这就是我们来存放文件信息的结构体

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。
下面我们可以创建一个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。

fopen和fclose函数

头文件<stdlib.h>

在这里插入图片描述

给>fopen是打开文件，fclose是关闭文件，两个要连着用

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)

在这里插入图片描述
那我们开始来了解下面这个代码，这就是一个简单的文件打开和关闭

/* fopen fclose example */
#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	//以读的方式打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

这是我们以写的方式打开test.txt这个文件

在这里插入图片描述

我们在这个路径下创建test.txt这个文件

大家可能会对这两个有点问题
在这里插入图片描述
一个是从文件里读取内容，一个是把内容写进文件当中
我们先来看看输出，如何把内容写进文件
文件对的顺序读写

fputc

在这里插入图片描述

#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	//以读的方式打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fputc('a', pf);
	fputc('b', pf);
	fputc('c', pf);
	fputc('d', pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
经过我们的操作，也是成功一个一个字符的把abcd放入我们的test.txt文件当中

还要注意的是以”w“的方式写的话，会先销毁文件的内容

我们如果把fputc的内容注释掉看一下结果

#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	//以读的方式打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	/*fputc('a', pf);
	fputc('b', pf);
	fputc('c', pf);
	fputc('d', pf);*/
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
看到我们文件的内容也没有了

从fpen中可以看出我们放入字符的顺序也是有序的

fgetc

在这里插入图片描述

int fgetc(FILE* stream)

#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	//以读的方式打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c", ch);
	 ch = fgetc(pf);
	printf("%c", ch);
	 ch = fgetc(pf);
	printf("%c", ch);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

在我们读取到结尾的时候会返回一个EOF或者空指针

在这里插入图片描述
文本行输出函数fputs

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

他的作用和fputc一样，效果就是整行的输出
下面我们来看代码


#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	//以写的方式打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写一行到文件
	fputs("abcdef\n", pf);
	fputs("xxxxxx\n", pf);
	
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
想写在一行的话不加\n就行了
文本行输入函数fgets

char* fgets(char*string,int n,FILE* steam)

从指定的stream中读取一行，并把它存在一个字符串中，返回这个字符串的地址，当读到最后一个字符或者遇到\n就停止读

#include<stdio.h>
int main()
{
	char arr[20];
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	//以读的方式打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读一行到文件
	fgets(arr, 6, pf);
	printf("%s", arr);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
这里大家可能有疑问，就是明明写着6，但是为什么我们读取的是5个字符，因为这个是一种保护机制，有时候我们的末尾是\0并不需要读，所以我们读到的字符是n-1个字符

格式化输出函数fprintf

在这里插入图片描述

int fprintf(FILE*stream,const char* format)

fprintf用于对格式化的数据进行写文件，发送格式化输出流中。
格式化的数据可以是结构体

#include<stdio.h>
struct stu
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct stu s1 = { "zhangsan",18,99.9f };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	fprintf(pf, "%s %d %f", s1.name, s1.age, s1.score);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

在这里插入图片描述

fscanf

在这里插入图片描述

int fscanf(FILE* stream,const char*format,...)

fscanf 用于对格式化的数据进行读取，从stream读取格式化输入，适用于所有输入流

#include<stdio.h>
struct stu
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct stu s1 = { "zhangsan",18,99.9f };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	fscanf(pf, "%s %d %f", s1.name, &s1.age, &s1.score);
	printf( "%s %d %f", s1.name, s1.age, s1.score);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

在这里插入图片描述
二进制输出函数fwrite

在这里插入图片描述

写一个数据到流中去，把buffer所指向的数据写到流当中去
在这里插入图片描述

#include<stdio.h>
struct stu
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct stu s1 = { "zhangsan",18,99.9f };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w+");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	fwrite(&s1, sizeof(struct stu), 1, pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

上面的内容就是二进制，就看不太懂了

那我们可以以二进制读的方式把内容重新读出来

fread
在这里插入图片描述


#include<stdio.h>
struct stu
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct stu s1 = { "zhangsan",18,99.9f };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r+");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	fread(&s1, sizeof(struct stu), 1, pf);
	printf("%s %d %f", s1.name, s1.age, s1.score);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}