#C语言——学习攻略：攻克 文件操作内容（一），根本不在话下！

1. 对文件的介绍

1.1 文件的作用

--程序的数据存储在电脑的内存中，若程序退出，内存回收，数据会丢失，再次运行程序什么也没有。所以，数据存储在文件中，就可以持久保存。

--什么是文件？：磁盘（硬盘）上的文件就是文件。在程序设计中，文件一般分为两种：程序文件、数据文件（文件功能不同）。

1.2 程序文件、数据文件

• 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。

--主要介绍数据文件，前面学习所处理数据的输入输出是以终端为对象，即从终端键盘输入数据，屏幕显示结果。 --有时会将信息输出到硬盘上，需要时再读取到内存中使用，这里处理的是磁盘上的文件。

1.3 文件名

--文件有自己的标识，便于进行识别、利用。

文件名包含3部分：文件路径+文件名主干+文件后缀

如：C：\code\test.txt --C:\code\ ->文件路径；test ->文件名主干；.txt ->文件后缀；

2. 二进制文件和文本文件

--由数据的组织形式，数据文件被分为文本文件和二进制文件。

• 二进制文件：数据在内存中以⼆进制形式存储，不加转换的输出到外存的文件中；
• 文本文件：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；

（外存：硬盘、U盘...）

--数据在文件中怎样存储？

• 字符以ASCII形式存储，数值型数据既可用ASCII形式存储，也可用二进制形式存储；
• 整数10000，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（int型）；

--代码演示：（相关操作会在后面介绍）

int main()
{
	int a = 10000;
	FILE* pf = fopen("data.txt", "wb");//打开文件的操作
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	fwrite(&a, 4, 1, pf);//将10000以二进制形式写到文件中

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

--想要观察二进制，在vs上打开：

--运行结束会创建一个文件->

--在vs上添加test文本文件、打开：

3. 文件的打开、关闭

3.1 流、标准流

• 流：

--程序数据需要输出到外部设备，也要获取数据，不同外部设备的输入输出操作不同，为方便进行操作，抽象出了->"流"的概念，将”流“想成流淌字符的河。 --C语言对文件、画面、键盘等数据的输入输出操作都是由”流“完成的。一般，向”流“里写数据或读数据，都要打开”流“，在操作。

• 标准流：

--为什么从键盘输入、屏幕输出，我们没有打开”流“？ --C语言在程序启动时默认打开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；

--3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相应文件信息区，存放文件相关信息（文件名、文件状态、文件当前位置...）。这些信息保存在结构体变量中，类型由系统声明的取名为：FILE。

--vs2013中提供的 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;

--不同编译器FILE类型包含内容不完全相同，每次打开文件，系统会自动创建FILE结构的变量，并填充信息，不需要我们关心。

--一般是通过一个FILE指针来维护结构变量：

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。使pf指向某个文件的文件信息区（结构体变量）。通过该文件信息区中的信息能够访问文件。即—>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、关闭

--对于文件，读写前要打开，使用结束要关闭：使用 fopen 函数打开文件， fclose 关闭文件。

--编写程序的时，打开文件同时，会返回⼀个FILE*的指针变量指向该文件，相当于建立了指针和文件的关系。

--头文件：<stdio.h>

3.3.1 fopen函数

FILE* fopen (const char* filename, const char* mode);

功能： 用来打开参数 filename 所指定文件，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：要打开的文件的路径和名称。可以是相对路径（如 "data.txt"），也可以是绝对路径（如 "C:\\Users\\data.txt"）； (注意：在字符串中使用'\'时，需要用转义字符，写两个'\\'。) --mode：文件的打开模式。是一个字符串，指定文件是用于读、写、追加，以及是以文本模式还是二进制模式打开。这是 fopen 的核心参数，决定了能对文件进行何种操作； 返回值：一个 FILE* 类型（文件指针）。

• 文件打开成功，返回指向 FILE 结构的指针。可以用于后续操作中标识对应的流；
• 文件打开失败，返回NULL，要对fopen的返回值进行判断，来验证文件是否成功打开；

--mode--文件操作方式：

--演示几种方式，体会函数使用：

• 演示在当前目录下的操作

int main()
{
	//打开文件，"w"--不存在，创建文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	//这里的路径为相对路径，表示在当前工程目录下的data.txt文件

	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//后续读取文件操作
	//……

	//关闭文件
	//……

	return 0;
}

• 演示在当前目录的上一级目中进行打开文件

./ -- 表示当前目录； ../ --表示当前目录的上一级目录

int main()
{
	//打开文件，"r"--不存在，出错
	FILE* pf = fopen("./../data.txt", "r");//只读打开，看是否存在

	//这里的路径为相对路径，表示在当前工程目录上一级目录下的data.txt文件
	//已经将文件剪切到上一级目录中

	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//后续读取文件操作
	//……

	//关闭文件
	//……

	return 0;
}

--结果正常运行

• 演示在当前目录的上一级目录的上一级目录的操作

int main()
{
	//打开文件，"r"--不存在，出错
	FILE* pf = fopen("./../../data.txt", "r");//只读打开，看是否存在

	//这里的路径为相对路径，表示在当前工目录上一级目录的上一级目录下的data.txt文件
	//已经将文件剪切到相应目录中

	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//后续读取文件操作
	//……

	//关闭文件
	//……

	return 0;
}

--结果正常运行

• 演示当前目录下上二级目录中某文件夹中文件夹中的操作

int main()
{
	//打开文件，"r"--不存在，出错
	FILE* pf = fopen("./../../test/test2/data.txt", "r");//只读打开，看是否存在

	//这里的路径为相对路径，表示在当前工目录上二级目录下的test文件下test2文件的data.txt文件
	//已经将文件剪切到相应目录中

	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//后续读取文件操作
	//……

	//关闭文件
	//……

	return 0;
}

• 演示在桌面上的操作

int main()
{
	//打开文件，"r"--不存在，出错
	FILE* pf = fopen("C:\\Users\\Tian\\Desktop\\data.txt", "r");//只读打开，看是否存在

	//这里的路径为绝对路径，表示在桌面上的data.txt文件
	//已经将文件剪切到相应目录中

	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//后续读取文件操作
	//……

	//关闭文件
	//……

	return 0;
}

3.2.2 fclose函数

int fclose(FILE* stream);

功能： --关闭参数 stream 关联的文件，取消关联关系。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： 这是一个指向 FILE 对象的指针，该对象标识要被关闭的流。指针通常由fopen等函数成功调用后返回的； 返回值：成功--返回0、失败--返回EOF;

--注意：

--必须检查返回值； --一个指针关一次：确保每个由 fopen 打开的 FILE* 指针都有且仅有一次对应的 fclose 调用。关闭一个已经关闭的指针或一个空指针会导致未定义行为（程序崩溃）； --作用域问题： 确保指针失效（如局部变量离开作用域）之前关闭文件。否则永远失去关闭机会，导致资源泄漏（类似于动态内存管理函数的释放、置空）。

--代码演示函数功能：

nt main()
{
	//打开文件，"w"--不存在，创建文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	//这里的路径为相对路径，表示在当前工程目录下的data.txt文件

	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//后续读取文件操作
	//……

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf == NULL;

	return 0;
}

4. 文件的顺序读写(初)

--文件读写会涉及到以下函数：

4.1 fputc 函数

int fputc(int characer, FILE* stream);

功能：将参数 character 指定的字符写入 stream 指向的输出流，通常用于向文件或标准输出流写入。写入字符之后，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： 要写入的字符。虽然参数类型是 int ，但函数内部会将其转换为 unsigned char 后写入; --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： 返回写入的字符（以 int 形式返回）；--失败/错误： 返回 EOF（End Of File，通常是 -1）。

int main()
{
	//打开文件
	FILE* ps = fopen("data.txt", "w");

	//判断返回值
	if (ps == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//写数据--文件流
	fputc('a', ps);
	fputc('b', ps);
	fputc('c', ps);

	//关闭文件
	fclose(ps);
	ps = NULL;

	return 0;
}


//循环输出一系列字符
int main()
{
	//打开文件
	FILE* ps = fopen("data.txt", "w");

	if (ps == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	for (int i = 'a'; i <= 'z'; i++)
	{
		fputc(i, ps);
	}

	fclose(ps);
	ps = NULL;
	return 0;
}

int main()
{
	//写数据--标准输出流_屏幕
	fputc('a', stdout);
	fputc('b', stdout);
	fputc('c', stdout);
	return 0;
}

--打开相应文件进行查看输出：

4.2 fgetc 函数（一次性输入完数据，再回车输出）

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、其他输入流的指针。是 stdin 就从标准输入流读取数据。是文件流指针，就从文件读取数据； 返回值： --成功： 返回读取到的字符（以 unsigned char 转换后的 int 形式返回）。 --失败/到达文件末尾： 返回 EOF（设置错误指示器（ ferror ）/文件结束指示器（ feof ））。

int main()
{
	//打开文件
	FILE* ps = fopen("data.txt", "r");

	//检查返回值
	if (ps == NULL)
	{
		perror("fgets");
		return 1;
	}

    //在前面fputc函数操作的基础上，对文件内容进行读取
	//读取数据--文件流
	for (int i = 0; i < 10; i++)
	{
		//读取
		int c = fgetc(ps);
		//将读取的数据打印在屏幕
		fputc(c, stdout);
	}

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

输出：abcdefghij

int main()
{
	for (int i = 0; i < 4;i++)
	{
		//读数据--标准输入流
		int c = fgetc(stdin);
		fputc(c, stdout);
	}
	return 0;
}

--这里建议一次性输入完数据后，再回车输出！

4.3 feof、ferror 函数

int feof(FILE *stream);   // 检查是否到达文件末尾
int ferror(FILE *stream); // 检查是否发生文件错误

• 在读取文件过程中，遇到文件末尾，文件读取结束。读取函数会在对应的流上设置文件结束指示符，指示符可以通过 feof 函数检测。如果 feof 函数检测到指示符已经被设置，则返回非0的值，没有设置则返回0；
• 在读/写文件的过程中，发生了读/写错误，文件读取结束。读/写函数会在对应的流上设置错误指示符，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被设置，则返回非0的值，没有设置则返回0；

--测试feof函数
int main()
{
	FILE* ps = fopen("data.txt", "r");
	if (ps == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//读文件-文件：abcdef
	int i = 0;
	for (i = 0;i < 10;i++)
	{
		int c = fgetc(ps);
		if (c == EOF)
		{
			if (feof(ps))
			{
				printf("遇到文件末尾了\n");//到f就没有了
			}
			else if (ferror(ps))
			{
				printf("读取发生错误\n");
			}
		}
		else
		{
			fputc(c, stdout);
		}
	}
	fclose(ps);
	ps = NULL;
	return 0;
}

4.4 fputs函数

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（不含结尾空字符 \0 ），用于文件流或标准输出（stdout）； 参数： --str : 指针，指向要写入的字符串（必须以 \0 结尾）； --stream ： FILE* 的指针，指向要写入字符串的流； 返回值：--成功，返回非负整数；--失败，返回 EOF设置流的错误指示器，用 ferror() 检查原因；

int main()
{
	//打开文件
	FILE* ps = fopen("data.txt", "w");

	//判断
	if (ps == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	//写数据
	fputs("abcd", ps);

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

4.5 fgets 函数

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

功能：从 stream 指定输入流中读取字符串，读取到换行符、文件末尾（EOF）或到指定字符数（含结尾空字符 \0 ），然后将读取到的字符串存储到str指向的空间； 参数： --str ：指向字符数组的指针，指向的空间存储读取的字符串。 --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（文件流或 stdin ）。 返回值： --成功，返回 str 指针； --在读取字符时遇到文件末尾，设置文件结束指示器，返回 NULL ，通过 feof()检测； --发生读取错误，设置流错误指示器，返回 NULL，通过 ferror() 检测。

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	char arr[20] = "xxxxxxxxxxxxxxxx";
	fgets(arr, 10, pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

相关系列回顾：

#C语言——学习攻略：攻克 动态内存分配、柔性数组，根本不在话下！

结语：本篇文章到此结束，对于C语言相关知识大家要多次回顾，如果这篇文章对你的学习有帮助的话，欢迎一起讨论学习，你这么帅、这么美给个三连吧~~~