【通关文件操作(上)】--文件的意义和概念，二进制文件和文本文件，文件的打开和关闭，文件的顺序读写

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一.文件的意义和概念

1.1--为什么要使用文件？&& 什么是文件？

--如果没有文件，我们写的程序的数据是存储在电脑的内存中，如果程序退出，内存回收，数据就丢失了，等再次运行程序，是看不到上次程序的数据的，如果要将数据进行持久化的保存，我们可以使用文件。

--磁盘（硬盘）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）。

1.2--程序文件 && 数据文件

程序文件：

• 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。

--本篇文章主要介绍的是数据文件，在之前的学习中我们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，运行结果显示到屏幕上。

但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的文件

1.3--文件名

--一个文件要有唯一个的文件标识，以便我们识别和使用。

文件名包含3个部分：文件路径+文件名主干+文件后缀

例如：D:\code\test.txt

二.二进制文件和文本文件

根据数据的组织形式，数据文件被分为文本文件和二进制文件。

1. 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的文件中，就是二进制文件。
2. 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。

一个数据在文件中如何存储呢？

• 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。
• 如有整数10000，如果以ASCII码的形式输出到磁盘，则磁盘中占用5个字节（每个字符⼀个字节），而二进制形式输出，则在磁盘上只占4个字节。

代码演示：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int a = 10000;
	FILE* pf = fopen("data.txt", "wb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	fwrite(&a, 4, 1, pf);//二进制的形式写到文件中

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

我们默认打开的会是文本文件，观察不了二进制形式，所以我们需要在VS上打开二进制文件 ，具体操作如下：

我们把data.txt的打开方式设置为二进制编辑器，就可以观察二进制文件了。

三.文件的打开和关闭

3.1--流和标准流

3.1.1--流

我们程序的数据需要输出到各种外部设备，也需要从外部设备获取数据，不同的外部设备的输入输出操作各不相同，为了方便程序员对各种设备进行方便的操作，我们抽象出了流的概念，我们可以把流想象成流淌着字符的河。

C程序针对文件、画面、键盘等的数据输入输出操作都是通过流操作的。⼀般情况下，我们要想向流里写数据，或者从流中读取数据，都是要打开流，然后操作。

3.1.2--标准流

那为什么我们从键盘输入数据，向屏幕上输出数据，并没有打开流呢？

这是因为C语言程序在启动的时候，默认打开了3个流：

• stdin - 标准输入流，在大多数的环境中从键盘输入，scanf函数就是从标准输入流中读取数据。
• stdout - 标准输出流，大多数的环境中输出至显示器界面，printf函数就是将信息输出到标准输出
• 流中。
• stderr - 标准错误流，大多数环境中输出到显示器界面。

这就是是默认打开的三个流，所以我们使用scanf、printf等函数就可以直接进行输入输出操作。stdin、stdout、stderr 三个流的类型是： FILE * ，通常称为文件指针。 C语言中，就是通过 FILE* 的文件指针来维护流的各种操作的。

3.2--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。该结构体类型是由系统声明的，取名为： 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 ;

不同的编译器FILE类型包含的内容不完全相同，每次打开文件，系统都会自动创建一个FILE结构的变量，并填充其中信息，我们不需要关心这个

我们一般都是通过一个FILE指针来维护这个结构变量，这样使用起来更加方便。

创建形式如下：

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（是以个结构体变量）。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间接找到与它关联的文件。

3.3--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。

我们使用 fopen 函数来打开文件， fclose 来关闭文件。

3.3.1--fopen函数

//打开文件 1. FILE * fopen ( const char * filename , const char * mode );

功能：

fopen函数是用来打开参数filename所指定的文件的，同时将其和一个流进行关联，后续对流的操作是通关fopen函数返回的指针来维护的。具体对流的操作是通过参数mode指定的

参数：

• filename：表示被打开的文件的名字，这个名字可以是绝对路径，也可以是相对路径。
• mode：表示对打开文件的操作方式，后面会有具体解析

返回值：

• 如果文件成功打开，该函数返回一个指向FILE对象的指针，该指针可以用于后续操作中标识对应的流
• 如果打开失败，则返回NULL指针，所以我们要对fopen的返回值进行判断，来验证文件是否成功打开

代码演示：这里演示5种不同情况

//1.data.txt在当前工程的目录下
int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	//这里的路径是相对路径，表示在当前的工程目录下的data.txt
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读取文件

	//关闭文件

	return 0;
}


//2. . --表示当前路径, .. --表示上一级路径
//所以如果data.txt在上一级路径下的时候应该这样写
int main()
{
	FILE* pf = fopen("./../data.txt", "r");
	//这里的路径是相对路径，表示在当前的工程目录下的data.txt
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读取文件

	//关闭文件

	return 0;
}


//3.如果data.txt在上二级路径下的时候应该这样写
int main()
{
	FILE* pf = fopen("./../../data.txt", "r");
	//这里的路径是相对路径，表示在当前的工程目录下的data.txt
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读取文件

	//关闭文件

	return 0;
}


//4.如果data.txt在上二级路径下的文件夹text中的text2文件夹里的时候应该这样写
int main()
{
	FILE* pf = fopen("./../../text/text2/data.txt", "r");
	//这里的路径是相对路径，表示在当前的工程目录下的data.txt
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读取文件

	//关闭文件

	return 0;
}


//5.如果data.txt在桌面上，就得用绝对路径了
int main()
{
	FILE* pf = fopen("C:/Users/LOTSO/Desktop/data.txt", "r");
	//这里的路径是绝对路径
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读取文件

	//关闭文件

	return 0;
}

mode--文件操作方式：

3.3.2--fclose函数

1. int fclose ( FILE * stream );

功能：

关闭参数 stream 关联的文件，并取消其关联关系。与该流关联的所有内部缓冲区均会解除关联并刷新：任何未写入的输出缓冲区内容将被写入，任何未读取的输入缓冲区内容将被丢弃。

参数：

• stream ：指向要关闭的流的 FILE 对象的指针

返回值：成功关闭 stream 指向的流会返回0，否则会返回 EOF 。

代码演示：

#include<stdio.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	//这里的路径是相对路径，表示在当前的工程目录下的data.txt
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读取文件

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

四.文件的顺序读写

在进行文件写的时候，我们会涉及下面这些函数：

4.1--fputc函数

1. int fputc ( int character, FILE * stream );

功能：

将参数 character 指定的字符写入到 stream 指向的输出流中，通常用于向文件或标准输出流写入字符。在写入字符之后，还会调整指示器。字符会被写入流内部位置指示器当前指向的位置，随后该指示器自动向前移动⼀个位置。

参数：

• character ：被写入的字符
• stream ：是⼀个FILE*类型的指针，指向了输出流（通常是文件流或stdout）。

返回值：

• 成功时返回写入的字符（以 int 形式）。
• 失败时返回 EOF （通常是 -1），错误指示器会被设置，可通过 ferror() 检查具体错误。

代码演示：

//fputc函数演示
#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* ps = fopen("data.txt", "w");//w--写,用这个才可以写文件
	if (ps == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fputc('a', ps);
	fputc('b', ps);
	fputc('c', ps);

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


//循环写入多个字符
int main()
{
	FILE* ps = fopen("data.txt", "w");//w--写,用这个才可以写文件
	if (ps == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	for (int i = 'a';i <= 'z';i++)
	{
		fputc(i, ps);
	}

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

//直接打印在屏幕上，标准输出流
#include<stdio.h>
int main()
{
	fputc('a', stdout);
	fputc('b', stdout);
	fputc('c', stdout);
	return 0;
}

4.2--fgetc函数

1. int fgetc ( FILE * stream );

功能：

从参数 stream 指向的流中读取一个字符。函数返回的是文件指示器当前指向的字符，读取这个字符之后，文件指示器自动前进道下⼀个字符。

参数：

• stream : FILE*类型的文件指针，可以是 stdin ，也可以是其他输入流的指针。如果是 stdin 就从标准输入流读取数据。如果是文件流指针，就从文件读取数据。

返回值：

• 成功时返回读取的字符（以 int 形式）。
• 若调用时流已处于文件末尾，函数返回 EOF 并设置流的文件结束指示器（ feof ）。
• 若发生读取错误，函数返回 EOF 并设置流的错误指示器（ ferror ）。

代码演示：

//fgetc函数演示，假设文件里是26个字母
#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* ps = fopen("data.txt", "r");
	if (ps == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	for (int i = 0;i < 10;i++)
	{
		int c=fgetc(ps);
		fputc(c, stdout);

	}
	//关闭文件
	fclose(ps);
	ps = NULL;

	return 0;
}

////从键盘读取数据
#include<stdio.h>
int main()
{
	//读数据
	    int c=fgetc(stdin);
		fputc(c, stdout);

	return 0;
}

4.3--feof和ferror函数

int feof ( FILE * stream ); // 检测 stream 指针指向的流是否遇到文件末尾 int ferror ( FILE * stream ); // 检测 stream 指针指向的流是否发生读 / 写错误

• 如果在读取文件的过程中，遇到了文件末尾，文件读取就会结束。这时读取函数会在对应的流上设置⼀个文件结束的指示符，这个为文件结束指示符可以通过 feof 函数检测到。如果 feof 函数检测到文件结束指示符已经被设置，则返回非0的值，如果没有设置则返回0。
• 如果在读/写文件的过程中，发生了读/写错误，文件读取就会结束。这时读/写函数会在对应的流上设置⼀个错误指示符，这个错误指示符可以通过 ferror 函数检测到。如果 ferror 函数检测到错误指示符已经被设置，则返回非0的值，如果没有设置则返回0。

测试feof：

//测试feof,假设文件里是abcdef
#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* ps = fopen("data.txt", "r");
	if (ps == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	int i = 0;
	for (i = 0;i < 10;i++)
	{
		int c = fgetc(ps);
		if (c == EOF)
		{
			if (feof(ps))
			{
				printf("遇到文件结尾了\n");//读到f就结尾了
			}
			else if (ferror(ps))
			{
				printf("读取发生错误\n");
			}
		}
		else
		{
			fputc(c, stdout);
		}
	}
	fclose(ps);
	ps = NULL;
	return 0;
}

测试ferror：

//测试ferror,
// 以写的形式打开文件后，后面再读文件，就会发生错误
#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* ps = fopen("data.txt", "w");
	if (ps == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	int i = 0;
	for (i = 0;i < 6;i++)
	{
		int c = fgetc(ps);
		if (c == EOF)
		{
			if (feof(ps))
			{
				printf("遇到文件结尾了\n");
			}
			else if (ferror(ps))
			{
				printf("读取文件错误\n");
			}
		}
		else
		{
			fputc(c, stdout);
		}
	}
	fclose(ps);
	ps = NULL;
	return 0;
}

4.4--fputs函数

1. int fputs ( const char * str, FILE * stream );

功能：

将参数 str 指向的字符串写入到参数 stream 指定的流中（不包含结尾的空字符 \0 ），适用于文件流或标准输出（stdout）。

参数：

• str : str是指针，指向了要写入的字符串（必须以 \0 结尾）
• stream ：是⼀个 FILE* 的指针，指向了要写入字符串的流。

返回值：

• 成功时返回非负整数。
• 失败时返回 EOF （-1），同时会设置流的错误指示器，可以使用 ferror() 检查错误原因。

代码演示：

//fputs函数演示
#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* ps = fopen("data.txt", "w");
	if (ps == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fputs("abc\n", ps);
	fputs("def", ps);

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

和fputc函数一样，我们也可以直接打印在屏幕上，把ps改成stdout就可以，这里就不再演示了。

4.5--fgets函数

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

功能：

从 stream 指定输入流中读取字符串，至读取到换行符、文件末尾（EOF）或达到指定字符数

（包含结尾的空字符 \0 ），然后将读取到的字符串存储到str指向的空间中。

参数：

• str ：是指向字符数组的指针，str指向的空间用于存储读取到的字符串。
• num ：最大读取字符数（包含结尾的 \0 ，实际最多读取 num-1 个字符）。
• stream ：输入流的文件指针（如文件流或 stdin ）。

返回值：

• 成功时返回 str 指针。
• 若在尝试读取字符时遇到⽂件末尾，则设置文件结束指示器，并返回 NULL ，需通过 feof()检测。
• 若发生读取错误，则设置流错误指示器，并返回 NULL，通过 ferror() 检测。

代码演示：

// fgets函数演示，假设文件里还是上面fputs函数写的 abc\n def
#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* fp = fopen("data.txt", "r");
	if (fp == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	char arr1[] = "*************";
	/*char* f = fgets(arr1, sizeof(arr1), fp);
	fputs(f, stdout);*///全部打印出来abc

	char*p=fgets(arr1,2, fp);//实际读取的是num-1个
	fputs(p,stdout);//所以是a

	//不再使用文件时，需要关闭文件
	fclose(fp);
	fp = NULL; //将指针置为NULL,避免成为野指针。
	return 0;
}

我们再来看一个例子并且通过调试以及打印在屏幕上来观察：

//把abc\n def全读出来，调试着看并打印在屏幕上
#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* fp = fopen("data.txt", "r");
	if (fp == NULL)
	{
		perror("fopen\n");
	    return 1;
	}
	char arr1[] = "*************";
	char*p=fgets(arr1, sizeof(arr1), fp);
	fputs(p, stdout);

	char arr2[] = "*************";
	char* f = fgets(arr2, sizeof(arr1), fp);
	fputs(f, stdout);

	//不再使用文件时，需要关闭文件
	fclose(fp);
	fp = NULL; //将指针置为NULL,避免成为野指针。
	return 0;
}

和fgetc函数一样，我们也可以直接从键盘上读取，把fp改成stdin就可以，这里也不再演示了。

4.6--fprintf函数

1. int fprintf ( FILE * stream, const char * format, ... ); 2. //我们类比printf看看 3. int printf ( const char * format, ... );

功能：

fprintf 是将格式化数据写入指定文件流的函数。它与 printf 类似，但可以输出到任意文件（如磁盘文件、标准输出、标准错误等），而不仅限于控制台。

参数：

• stream ：指向 FILE 对象的指针，表⽰要写⼊的⽂件流（如 stdout 、文件指针等）。
• format ：格式化字符串，包含要写⼊的⽂本和格式说明符（如 %d 、 %s 等）。
• ... ：可变参数列表，提供与格式字符串中说明符对应的数据。

返回值：

• 成功时，返回写入的字符总数（非负值）。
• 失败时，先设置对应流的错误指示器，再返回负值，可以通过 ferror() 来检测。

代码演示：

// fprintf函数演示
#include <stdio.h>
struct stu
{
	char name[30];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct stu s = { "zhangsan",18,95.5f};
	FILE* fp = fopen("data.txt", "w");
	if (fp == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fprintf(fp, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);

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

当然这也可以直接打印在屏幕上，还是把fp换成stdout，这样效果等同于printf，这里就不演示了。

4.7--fscanf函数

1. int fscanf ( FILE * stream, const char * format, ... ); 2. //类比scanf看看 3. int scanf ( const char * format, ... );

功能：

fscanf 是从指定文件流中读取格式化数据的函数。它类似于 scanf ，但可以指定输入源（如文件、标准输入等），而非仅限于控制台输⼊。适用于从文件解析结构化数据（如整数、浮点数、字符串等）。

参数：

• stream ：指向 FILE 对象的指针，表⽰要读取的⽂件流（如 stdin 、文件指针等）。
• format ：格式化字符串，定义如何解析输⼊数据（如 %d 、 %f 、 %s 等）。
• ... ：可变参数列表，提供存储数据的变量地址（需与格式字符串中的说明符匹配）。

返回值：

成功时，函数返回成功填充到参数列表中的项数。该值可能与预期项数⼀致，也可能因以下原因少

于预期（甚至为零）：

• 格式和数据匹配失败；
• 读取发生错误；
• 到达文件末尾（EOF）。

如果在成功读取任何数据之前发生：

• 发生读取错误，会在对应流上设置错误指示符，则返回 EOF 。
• 到达文件末尾，会在对应流上设置文件结束指示符，则返回 EOF 。

代码演示：

//fsanf函数演示
struct stu
{
	char name[30];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct stu s = { 0 };
	FILE* fp = fopen("data.txt", "r");
	if (fp == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	fscanf(fp, "%s %d %f", s.name, &(s.age), &(s.score));
	fprintf(stdout, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);
	//打印数据在stdout
	
	//关闭文件
	fclose(fp);
	fp = NULL;
	return 0;
}

当然这也可以直接从键盘上读取，还是把fp换成stdin，这样效果等同于scanf，这里就不演示了。

--由于篇幅原因，后面还有几个函数，我们在下篇文章再一起来继续学习。

往期回顾： 【C语言动态内存管理】--动态内存分配的意义，malloc和free，calloc和realloc，常见的动态内存的错误，动态内存经典笔试题分析，柔性数组，总结C/C++中程序内存区域划分 【自定义类型-结构体】--结构体类型，结构体变量的创建和初始化，结构体内存对齐，结构体传参，结构体实现位段 【自定义类型-联合和枚举】--联合体类型，联合体大小的计算，枚举类型，枚举类型的使用

结语:本篇文章就到此结束了，继前面一篇文章后,在此篇文章中给大家分享了文件操作中的文件的意义和概念，二进制文件和文本文件，文件的打开和关闭，文件的顺序读写（部分）等知识点，下篇文章会接着从文件的顺序读写后面的几个函数开始。分析文件操作中的剩余知识点，如果文章对你有帮助的话，欢迎评论，点赞，收藏加关注，感谢大家的支持。