C语言-＞ 文件操作（函数满屏）

橘橙黄又青2023-12-23 3:31

系列文章目录

前言

✅作者简介：大家好，我是橘橙黄又青，一个想要与大家共同进步的男人😉😉

🍎个人主页：橘橙黄又青_C语言,数据结构,函数-CSDN博客

目的：学习文件操作，即文件相关函数的学习

在这里首先放置我个人认为好的学习c语言的网站

: cplusplus.com：https://legacy.cplusplus.com/reference/clibrary/

好了我们现在开始吧？

1. 为什么使⽤⽂件？

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。

2. 什么是⽂件？

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 （从⽂件功能的⻆度来分类
的）。

2.1 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）。

2.2 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章讨论的是数据⽂件。

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。

2.3 ⽂件名

⼀个⽂件要有⼀个唯⼀的⽂件标识，以便⽤⼾识别和引⽤。
⽂件名包含3部分：⽂件路径+⽂件名主⼲+⽂件后缀
比如：

c:\ code \ test . txt

3. ⼆进制⽂件和⽂本⽂件

根据数据的组织形式，数据⽂件被称为⽂本⽂件或者⼆进制⽂件
**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。
⽂本⽂件： 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，什么意思比如说：
如有整数10000，如果以ASCII码的形式输出（把10000当作字符）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（VS2019测试）。
展示：

测试代码：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
int main()
{
     int a = 10000;
     FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
     fwrite(&a, 4, 1, pf);//⼆进制的形式写到⽂件中
     fclose(pf);
     pf = NULL;
     return 0;
}

在vs2022上 以二进制的方式打开，我们来看看：

那我们以 文本的形式打开：

好啦，理解二进制文件和文本文件之后，接下来我们学习文件的打开和关闭。

4. ⽂件的打开和关闭

在此之前先了解一个抽象的概念：

4.1 流和标准流

4.1.1 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。

4.1.2 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？
那是因为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。
这是默认打开了这三个流，我们使⽤scanf、printf等函数就可以直接进⾏输⼊输出操作的。

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 。
这怎么理解呢?来看图：

相当于中间商处理翻译客户的文件，再把以客户熟知方式的输出还给客户。

4.2 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：

cpp 复制代码 
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。
如：我们创建一个指针变量

cpp 复制代码 
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间接找到与 它关联的⽂件 。
可以这样理解：

好了，接下来我们学校有关文件的函数。

4.3 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。
ANSIC 规定使⽤ fopen 函数来打开⽂件， fclose 来关闭⽂件 。

cpp 复制代码 
//打开⽂件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );//两个参数：一个是文件名，一个是文件使用方式
//关闭⽂件
int fclose ( FILE * stream );

mode表⽰⽂件的打开模式，下⾯都是⽂件的打开模式下的操作：

|--------------------|--------------------------|---------------|
| ⽂件使⽤⽅式 | 含义 | 如果指定⽂件不存在 |
| "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 | 建⽴⼀个新的⽂件 |
| "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 |

我们怎么理解读和写看图：

这里我们演示一下打开关闭，实战代码：

cpp 复制代码 
/* fopen fclose example */
#include <stdio.h>
int main ()
{
     FILE * pFile;
     //打开⽂件
     pFile = fopen ("myfile.txt","w");
     //⽂件操作
     if (pFile!=NULL)
     {
         fputs ("fopen example",pFile);
         //关闭⽂件
         fclose (pFile);
     }
 return 0;
}

5. ⽂件的顺序读写

5.1 顺序读写函数介绍

|-------------|-------------|-----------|
| 函数名 | 功能 | 适⽤于 |
| fgetc | 字符输⼊函数 | 所有输出流 |
| fputc | 字符输出函数 | 所有输出流 |
| fgets | ⽂本⾏输⼊函数 | 所有输出流 |
| fputs | ⽂本⾏输出函数 | 所有输出流 |
| fscanf | 格式化输⼊函数 | 所有输出流 |
| fprintf | 格式化输出函数 | 所有输出流 |
| fread | ⼆进制输⼊ | ⽂件 |
| fwrite | ⼆进制输出 | ⽂件 |

那好我们来一个一个介绍：打开网站：

https://legacy.cplusplus.com/reference/clibrary/

(1)fputc

参数是：文件名和流

代码实现：

cpp 复制代码 
#include<stdio.h>
#include<math.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");//写入文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	fputc('a', pf);//写入一个字符'a'
	fputc('\n', pf);
	fputc('b', pf);
	fclose(pf);
	return 0;
}

fputc只能一个一个字符的输入，也可以写一个循环输入多个字符。

cpp 复制代码 
	for (i = 0; i < 26; i++) {
		fputc('a' + 1, pf);
		fputc('\n', pf);//写完换行
	}

（2）fgetc

现在先我们输入字符进"data.txt"文件中，比如说输入："abcdefg",然后实现代码读操作

代码：

cpp 复制代码 
#include<stdio.h>
#include<math.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");//写入文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	int ch = fgetc(pf);//读取一个字符
	printf("%c", ch);//打印
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

具体操作和输出结果如下：

当然也可以写成循环的形式，但是要注意什么时候结束，比如说：

下面代码：

cpp 复制代码 
#include<stdio.h>
#include<math.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");//写入文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	int ch = 0;

	while ((ch = fgetc(pf)) != ' ') {

		printf("%c", ch);//打印
	}

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

两种情况：

这就要看文件文本句末了，避免造成死循环。

接下来我们学习一个复制文件内容的操作：

假设文件里面有代码

代码实现：

cpp 复制代码 
//从data.txt中读取数据
//写到data2.txt的文件中

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

#include<stdio.h>
#include<math.h>

int main()
{
	FILE* pfread = fopen("data.txt", "r");//读
	if (pfread == NULL)
	{
		perror("fopen->data1.txt");//报错详细一点
		return 1;
	}
	FILE* pfwrite = fopen("data2.txt", "w");//写
	if (pfwrite == NULL)
	{
		fclose(pfread);//如果出现错误先关闭打开文件
		pfread = NULL;
		perror("fopen->data2.txt");
		return 1;
	}
	//数据的读写（拷贝）
	int ch = 0;
	while ((ch = fgetc(pfread)) != EOF)
	{
		fputc(ch, pfwrite);//把ch写入pfwrite
	}

	fclose(pfread);
	fclose(pfwrite);

	return 0;
}

输出结果：

（3）fputs

代码实现：

cpp 复制代码 
#include<stdio.h>
#include<math.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		return 1;
	}
	//写文件 - 写一行
	fputs("abcdef\n", pf);
	fputs("abcdef\n", pf);
	fputs("abcdef\n", pf);
	fputs("abcdef\n", pf);


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

输出结果：

（4）fgets

三个参数：

  1. 输入地的指针

2.输入个数，但是要-1因为最后要输入\0

3.流

代码实现：

cpp 复制代码 
#include<stdio.h>
#include<math.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		return 1;
	}
	//读取
	char arr[20] = "xxxxxxxxxxxxxxx";
	fgets(arr, 10, pf);//从流中读取9个字符（有一个放入\0）放入arr中


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

输出结果：

当然也可以输出到屏幕上：

看代码：

cpp 复制代码 
#include<stdio.h>
#include<math.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		return 1;
	}
	//读取
	char arr[20] = "xxxxxxxxxxxxxxx";
	fgets(arr, 10, stdin);//标准输入流
	fputs(arr, stdout);//标准输出流

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

输出结果：

这里要注意的是输入流和输出流在函数的位置。

（5）fscanf和fprintf

fprintf代码实现：

cpp 复制代码 
#include<stdio.h>
#include<math.h>
struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};

int main()
{
	struct Stu s = { "zhangsan", 20, 90.5f };
	FILE*pf = fopen("data.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		return 1;
	}
	//写文件
	//printf(""%s %d %.1f", s.name, s.age, s.score")；//很相似
	fprintf(pf, "%s %d %.1f", s.name, s.age, s.score);

	//
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

输出结果：

同理：fscanf

假设文件里有：

代码：

cpp 复制代码 
#include<stdio.h>
#include<math.h>
struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};

int main()
{
	struct Stu s = {0};
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");//读
	if (pf == NULL)
	{
		return 1;
	}
	//写读文件
	fscanf(pf, "%s %d %f", s.name, &(s.age), &(s.score));

	fprintf(stdout, "%s %d %.1f\n", s.name, s.age, s.score);//输出屏幕
	//
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

输出结果：

6. fwrite二进制输出

首先我们先来学习一下这个函数：

代码实现：

cpp 复制代码 
#include<stdio.h>
#include<math.h>

struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};

int main()
{
	struct Stu s = {"zhangsan", 20, 90.5};

	FILE* pf = fopen("data.txt", "wb");//wb是以二进制的方式写入
	if (pf == NULL)
	{
		return 1;
	}
	//二进制的形式写文件
	fwrite(&s, sizeof(s), 1, pf);
	
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

输出：

这里是以二进制输入的文本翻译成这样，是因为文本不具备二进制翻译，但是如果以二进制输出是和输入一样的结果，下面我们把刚刚以二进制输入文件以二进制输出看看。

7.fread以二进制输出

这里我们可以看到，参数和上面的fwite是一样的。

代码实现：

cpp 复制代码 
#include<stdio.h>
#include<math.h>

struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};

int main()
{
	struct Stu s = {0};

	FILE* pf = fopen("data.txt", "rb");//rb以二进制形式读进
	if (pf == NULL)
	{
		return 1;
	}
	//二进制的形式du文件
	fread(&s, sizeof(s), 1, pf);
	printf("%s %d %lf", s.name , s.age, s.score );
	
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

输出结果：

在这里我们在认识两个函数sscanf和sprintf.

8.sscanf和sprintf.

对比：

使用：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>

struct S
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};

int main()
{
	struct S s = { "zhangsan", 20, 85.5f };
	struct S tmp = { 0 };

	char arr[100] = { 0 };
	sprintf(arr, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);//把结构体s的数据输入arr
	printf("%s\n", arr);

	//
	sscanf(arr, "%s %d %f", tmp.name, &(tmp.age), &(tmp.score));//把arr结构体数据输入tmp
	printf("%s %d %f\n", tmp.name, tmp.age, tmp.score);

	return 0;
}

这里要慢慢理解，

6. ⽂件的随机读写

6.1 fseek和ftell

根据⽂件指针的位置和偏移量来定位⽂件指针。

什么意思，来

6.2 ftell

返回⽂件指针相对于起始位置的偏移量。

函数内容：

cpp 复制代码 
long int ftell ( FILE * stream );

现在我们来实现fseek和ftell

代码展示：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//让光标指向d

	int n = ftell(pf);//计算相对起始位置的偏移量并保存
	printf("%d\n", n);

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

输出结果：

再看看

这个：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//让光标指向d

	int n = ftell(pf);//计算相对起始位置的偏移量并保存
	printf("%d\n", n);

	fseek(pf, -4, SEEK_CUR);//当前位置
	printf("%c\n", ch);

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

输出结果：

怎么理解：

6.3 rewind

作用：让⽂件指针的位置回到⽂件的起始位置

代码展示：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
//data.txt里面有abcdefg
int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//光标指向c

	rewind(pf);//让⽂件指针的位置回到⽂件的起始位置

	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

输出结果：

7. ⽂件读取结束的判定

7.1 被错误使⽤的 feof

牢记：在⽂件读取过程中，不能⽤feof函数的返回值直接来判断⽂件的是否结束。
feof 的作⽤是：当⽂件读取结束的时候，判断是读取结束的原因是否是：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。
    比如：
    • fread判断返回值是否⼩于实际要读的个数。
    ⽂本⽂件的例⼦：
bash 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
	int c; // 注意：int，⾮char，要求处理EOF
	FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
	if (!fp) {
		perror("File opening failed");
		return EXIT_FAILURE;//1
	}
	//fgetc 当读取失败的时候或者遇到⽂件结束的时候，都会返回EOF
	while ((c = fgetc(fp)) != EOF) // 标准C I/O读取⽂件循环
	{
		putchar(c);
	}
	//判断是什么原因结束的
	if (ferror(fp))//遇到错误结束
		puts("I/O error when reading");
	else if (feof(fp))//遇到文末结束
		puts("End of file reached successfully");
	fclose(fp);
}

⼆进制⽂件的例⼦：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
enum { SIZE = 5 };
int main(void)
{
	double a[SIZE] = { 1.,2.,3.,4.,5. };
	FILE* fp = fopen("test.bin", "wb"); // 必须⽤⼆进制模式
	fwrite(a, sizeof * a, SIZE, fp); // 写 double 的数组
	fclose(fp);
	double b[SIZE];
	fp = fopen("test.bin", "rb");
	size_t ret_code = fread(b, sizeof * b, SIZE, fp); // 读 double 的数组
	if (ret_code == SIZE) {//判断返回值是否⼩于实际要读的个数
		puts("Array read successfully, contents: ");
		for (int n = 0; n < SIZE; ++n) printf("%f ", b[n]);
		putchar('\n');
	}
	else { // error handling
		if (feof(fp))//yudao文末结束
			printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
		else if (ferror(fp)) {//遇到错误结束
			perror("Error reading test.bin");
		}
	}
	fclose(fp);
}

8. 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。

例子体验缓冲区的存在：

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
//VS2019 WIN11环境测试
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	fputs("abcdef", pf);//先将代码放在输出缓冲区
	printf("睡眠10秒-已经写数据了，打开test.txt⽂件，发现⽂件没有内容\n");
	Sleep(10000);
	printf("刷新缓冲区\n");
	fflush(pf);//刷新缓冲区时，才将输出缓冲区的数据写到⽂件（磁盘）
	//注：fflush 在⾼版本的VS上不能使⽤了
	printf("再睡眠10秒-此时，再次打开test.txt⽂件，⽂件有内容了\n");
	Sleep(10000);
	fclose(pf);
	//注：fclose在关闭⽂件的时候，也会刷新缓冲区
	pf = NULL;
	return 0;
}

这⾥可以得出⼀个结论：
因为有缓冲区的存在，C语⾔在操作⽂件的时候，需要做刷新缓冲区或者在⽂件操作结束的时候关闭⽂件，如果不做，可能导致读写⽂件的问题。
好啦今天就到这里了，都看到这里了，点一个赞吧，感谢观看。

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