C语言进阶篇 六.文件的操作

目录

1. 为什么使用文件

2. 什么是文件

3. 文件的打开和关闭

4. 文件的顺序读写

5. 文件的随机读写

6. 文本文件和二进制文件

7. 文件读取结束的判定

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1. 为什么使用文件

我们写的代码运行时，数据在内存中，程序操作着那部分内存，如果关闭程序，内存还给了操作系统，数据不但不能保存，更不能访问了，如果意外断电，则内存中的数据就丢失了。

若要访问和保存数据，则可以用文件（或数据库）帮我们保存数据，这时数据会被写入磁盘中，即使断电也能长期保存数据。

2. 什么是文件

文件即指磁盘上的文件，在程序设计中，通常指两类文件：

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，Linux下后缀为.o）,可执行程序（windows环境后缀为.exe，Linux下为.out）

2.数据文件

文件的内容一般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。 本节主要介绍数据文件。

为了用户使用和识别，文件要有唯一的文件标识，就是常说的文件名，包含三个部分，文件路径，文件名主干，文件后缀，比如c:\CPP\text.txt

3. 文件的打开和关闭

在C语言中，提供了两个函数分别用于文件的打开和关闭。

FILE*fopen(constchar*filename,constchar*mode);

参数一filename是文件名，可以用像tt.txt这样的相对路径（相对于当前工程文件的目录下），也可以用像W:\a\tt.txt这样的绝对路径（注意\前加\才能表示\字符），因为类型是字符指针，故文件名要加“ ”，表示字符串首地址。

FILE* pf = fopen("W:\\a\\tt.txt", "w");//绝对路径
FILE* pf = fopen("tt.txt", "w");//相对路径

参数二mode是指文件的打开方式，有多种打开方式，如：

 该函数的返回值是FILE*类型的文件指针，事实上这是一种结构体指针，原因是文件被使用时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系统定义过的结构体变量中的。

例如，VS2013编译环境提供的 stdio.h 头文件中有以下的文件类型声明：

struct _iobuf {
        char *_ptr;
        int   _cnt;
        char *_base;
        int   _flag;
        int   _file;
        int   _charbuf;
        int   _bufsiz;
        char *_tmpfname;
       };
typedef struct _iobuf FILE;
不同编译器的FILE类型包含的内容不完全相同。

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结构体的变量，并初始化。这样一来，通过文件指针就能找到对应的文件。

当使用fopen函数打开文件失败时，函数会返回空指针。

于是可以这么使用：

FILE* pf = fopen("tt.txt", "w");
	if (pf == NULL) {
		perror("fopen->");
	    return 1;
    }

在进行文件操作后用fclose函数来关闭文件。

intfclose(FILE*stream);

该函数参数是文件指针，关闭成功时返回0，发生错误时返回EOF.

对应上述打开操作，关闭文件时：

fclose(pf);
pf = NULL;

4. 文件的顺序读写

常见读写的函数 

fgetc函数可以从所有输入流(包括标准输入流（键盘）)中返回字符的ASCII码值，读取后该文件指针会指向文件中下一个字符。
int fgetc ( FILE * stream );

如果读到文件末尾或者读取错误就会返回EOF，这个函数和getc等效，但是有些库getc是用宏实现的。

例如工程目录下在tt.txt，写字母a，然后用fgetc可以读取文件内容

 fputc函数与这个函数相对，可以将字符输出到所有输出流中(包括标准输出流（屏幕）)，输出后该文件指针会指向文件中下一个字符。

int fputc ( int character, FILE * stream );

如果写入成功，返回字符的ASCII码值，写入错误时返回EOF。

与fgetc，fputc对应的一组函数是fgets，fputs，不同的是输出和输入的是字符串，

char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );

从stream中读取num个字符（num包含了\0,实际就num-1个字符）拷贝到str指向的空间，在字符串结尾还会拷贝一个\0，直到遇到读到换行符或者文件结尾（EOF），如果读到换行符\n，会停止，把换行符也拷贝到str指向的空间。

fgets函数和gets不太一样，首先是参数个数，然后是gets不会拷贝\0到str中，gets不能指定拷贝的字符个数（可能会导致缓冲区溢出），而fgets可以指定拷贝个数。

使用实例：

 

 以下实例证明确实拷贝了\0

以下两个函数，fscanf可以从所有输入流中（格式化）读取数据到文件中，二fprintf则可以从所有输出流格式化输出到文件中，使用过scanf和printf这组函数就明白了，只不过把屏幕换成了文件。
对比下函数参数易于学习。

int fscanf ( FILE * stream, const char * format, ... );
int scanf ( const char * format, ... );
int sscanf ( const char * s, const char * format, ...);

int fprintf ( FILE * stream, const char * format, ... );
int printf ( const char * format, ... );
int sprintf ( char * str, const char * format, ... );

sscanf函数可以从字符串中读取格式化数据，sprintf是把格式化数据写入到字符串中。

例如:

/* sscanf example */
#include <stdio.h>

int main ()
{
  char sentence []="Rudolph is 12 years old";
  char str [20];
  int i;

  sscanf (sentence,"%s %*s %d",str,&i);
  printf ("%s -> %d\n",str,i);
  
  return 0;
}

注：scanf类函数中添加了*的部分会被忽略(跳过),不会被读取，也就是说上面函数从sentence字符串中读取了Rudolph字符串到str中，然后跳过了字符串is，然后读取了12到i中。（在printf中使用,*表示用后面的形参替代*的位置，实现动态格式输出，如printf("%.*s\n", 1, "abc");从字符串“abc”输出宽度为1的字符串，结果是a）

输出如下：

注意：如果把%*s去掉则读不到12了，如下

如果调整参数顺序，结果如下：

5. 文件的随机读写

上述函数只能在文件上顺序读写数据，要实现在文件各个位置读写可以借助下列函数。

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

这个函数可以复位文件指针，调用函数便可以让它文件指针stream指向指定的位置。

参数origin是起始位置，可以是这些参数：

offset是相对起始位置的偏移量（字节数）。

使用实例：

要得到文件指针的当前位置可以借助ftell函数

long int ftell ( FILE * stream );

该函数返回当前文件指针相对文件起始位置的偏移量（字节数）。

使用实例：

rewind函数，可以将文件指针重新指向文件的起始位置
void rewind ( FILE * stream );

例如：（文件指针指向开头，所以ftell返回0 ）

6. 文本文件和二进制文件

数据文件被分成了文本文件和二进制文件两种类型。

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中，就是二进制文件。

在外存上以ASCII码的形式存储，则需要在存储前转换成字符。以ASCII字符的形式存储的文件就是文本文件。

前面提到的是文件文件，用fwrite函数可以将数据以二进制的形式输出到文本中，

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

通常，ptr是数组名，size是数组元素的大小（所占字节数），count是输出的元素个数，于是可以这么用，例如：

以二进制的形式打开，会发现文件中是这样的数据：

7. 文件读取结束的判定

需要注意不能用feof的返回值判断文件是否读取结束和直接判断文件是否为空。

int feof ( FILE * stream );

如果文件指针指向的位置已经没有数据了返回非0,表文件结束，否则返回0，表示还有数据。

该函数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用函数fgetc 判断是否为 EOF ，或fgets 判断返回值是否为 NULL .

2. 二进制文件的读取结束判断，用fread判断返回值是否小于实际要读的个数。

例如： 从文件中读取5个字符（包含\0），这时feof还返回0,

但是：这时如果再往下读，feof函数返回值就会被置为1，表示文件读取结束了（这时是文件读到尾的正常结束）

这还不是feof正确用法，feof常搭配ferror函数判断文件读取结束的原因，因为在使用文件读写的函数时，函数读写失败或结束feof和ferror的返回值就会被改变，这时就可以用两函数判断原因了。

使用例子：