c语言--文件操作（详解）

一、为什么使用文件？
二、什么是文件？
- [2.1 程序文件](#2.1 程序文件)
- [2.2 数据文件](#2.2 数据文件)
- [2.3 文件名](#2.3 文件名)
三、二进制文件和文本文件
四、文件的打开和关闭
[4.1 流和标准流](#4.1 流和标准流)
- [4.1.1 流](#4.1.1 流)
- 4.1.2标准流
4.2文件指针
- [4.3 文件的打开和关闭](#4.3 文件的打开和关闭)
五、文件的顺序读写
- [5.1 顺序读写函数介绍](#5.1 顺序读写函数介绍)
- - [5.1.1 fgetc()](#5.1.1 fgetc())
  - [5.1.2 fputc()](#5.1.2 fputc())
  - [5.1.3 fputs()](#5.1.3 fputs())
  - [5.1.4 fgets()](#5.1.4 fgets())
  - [5.1.5 fprintf](#5.1.5 fprintf)
  - [5.1.6 fscanf](#5.1.6 fscanf)
  - [5.1.7 fwrite](#5.1.7 fwrite)
  - [5.1.8 fread](#5.1.8 fread)
六、文件的随机读写
- [6.1 fseek](#6.1 fseek)
- [6.2 ftell](#6.2 ftell)
- [6.3 rewind](#6.3 rewind)
七、文件读取结束的判定
- [7.1 被错误使用的feof](#7.1 被错误使用的feof)
八、文件缓冲区

一、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。

二、什么是文件？

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。

2.3 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

为了方便起见，文件标识常被称为文件名

三、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。

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。

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。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（VS2019测试）。

测试代码：

c 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;
}

四、文件的打开和关闭

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里面。

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。

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：

c 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。下面我们可以创建⼀个FILE*的指针变量:

c 复制代码

FILE * ptr;//文件指针变量

定义ptr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。

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。

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

c 复制代码

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

示例代码：

c 复制代码

#include<stdio.h>
int main()
{
	//打开文件
	FILE* ptr = fopen("my_file.txt", "w");
	//文件操作
	if (ptr != NULL)
	{
		fputc("Hello world!", ptr);
	}
	//关闭文件
	fclose(ptr);
	ptr = NULL;
	return 0;
}

五、文件的顺序读写

5.1 顺序读写函数介绍

上面说的适用于所有输⼊流⼀般指适用于标准输⼊流和其他输⼊流（如文件输⼊流）；所有输出流一般指适用于标准输出流和其他输出流（如文件输出流）。

5.1.1 fgetc()

声明：

c 复制代码

int fgetc(FILE *stream)

参数：

stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要在上面执行操作的流。

返回值：

该函数以无符号 char 强制转换为 int 的形式返回读取的字符，如果到达文件末尾或发生读错误，则返回 EOF。

示例：

fgetc.txt里面的内容：

c 复制代码

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

运行结果：

5.1.2 fputc()

声明：

c 复制代码

int fputc(int char, FILE *stream)

参数：

char -- 这是要被写入的字符。该字符以其对应的 int 值进行传递。

stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要被写入字符的流。

返回值：

如果没有发生错误，则返回被写入的字符。如果发生错误，则返回 EOF，并设置错误标识符。

示例：

c 复制代码

#include<stdio.h>//fputc
int main()
{
	FILE* pf = fopen("fputc.txt", "r");//打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	char ch = 0;
	//for (ch = 'a'; ch <='z'; ch++)//用fputc写文件
	//{
	//	fputc(ch, pf);
 //   }
	while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)//读文件
	{
		printf("%c", ch);
	}
	fclose(pf);//关闭文件
	pf = NULL;
	return 0;
}

fputc.txt的内容：

运行结果：

fgetc 和 fputc 函数在 C 语言中分别用于文件读取和写入操作。

fgetc 函数用于从文件流中读取下一个字符（一个字节）。它返回读取的字符的 ASCII 码值，如果到达文件末尾或发生错误，则返回 EOF（通常定义为 -1）。
fputc 函数则用于将一个字符（一个字节）写入到文件流中。它返回写入的字符的 ASCII 码值，如果写入失败，则返回 EOF。
这两个函数都是针对单个字符的操作。如果你想要读取或写入字符串，你可以使用 fgets 和 fputs 函数，它们分别用于读取和写入一行字符串。
在实际使用中，你需要确保文件是以正确的模式打开的：
如果你想读取文件，应该以读模式（"r"）或更新模式（"r+"）打开文件。
如果你想写入文件，应该以写模式（"w"）或更新模式（"w+"）打开文件。注意，"w" 模式会截断现有文件，如果文件不存在，则创建新文件。
如果你想在文件末尾追加内容，应该以追加模式（"a"）或更新模式（"a+"）打开文件。
例如，如果你想先读取文件内容，然后写入新内容，你应该以 "r+" 模式打开文件。这样，你可以在读取和写入操作之间切换，而不会丢失文件的原有内容。

5.1.3 fputs()

声明：

c 复制代码

int fputs(const char *str, FILE *stream)

参数：

str -- 这是一个数组，包含了要写入的以空字符终止的字符序列。

stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要被写入字符串的流。

返回值：

该函数返回一个非负值，如果发生错误则返回 EOF。

示例：

c 复制代码

#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("fputs.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	fputs("你好！", pf);//写文件
	fclose(pf);//关闭文件
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

fputs.txt里面的内容：

5.1.4 fgets()

声明：

c 复制代码

char *fgets(char *str, int n, FILE *stream)

参数：

str -- 这是指向一个字符数组的指针，该数组存储了要读取的字符串。

n -- 这是要读取的最大字符数（包括最后的空字符）。通常是使用以 str 传递的数组长度。

stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要从中读取字符的流。

返回值：

如果成功，该函数返回相同的 str 参数。如果到达文件末尾或者没有读取到任何字符，str 的内容保持不变，并返回一个空指针。如果发生错误，返回一个空指针。

示例（读取fputs.txt里面的内容）：

c 复制代码

#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("fputs.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	char arr[256] = { 0 };
	while(fgets(arr, 10, pf )!= NULL)//读文件
	{
		printf("%s", arr);
	}
	fclose(pf);//关闭文件
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

5.1.5 fprintf

声明：

c 复制代码

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

参数：

tream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了流。

示例：

c 复制代码

#include<stdio.h>
struct S
{
	char name[30];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct S s= { "张三",21,52.3f };
	//把s中的数据存放在文件中
	FILE* pf = fopen("fprintf.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fprintf(pf,"%s %d %f", s.name, s.age, s.score);
	fclose(pf);//关闭文件
	pf = NULL;
	return 0;
}

-'fprintf'文件里面的内容：

5.1.6 fscanf

示例（读取文件）：

c 复制代码

#include<stdio.h>
struct S
{
	char name[30];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct S s= { "张三",21,52.3f };
	//把s中的数据存放在文件中
	FILE* pf = fopen("fprintf.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	fscanf(pf, "%s %d %f", s.name, &(s.age), &(s.score));
	//打印在屏幕上
	printf("%s %d %f", s.name, s.age, s.score);
	fclose(pf);//关闭文件
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

5.1.7 fwrite

参数：

ptr -- 这是指向要被写入的元素数组的指针。

size -- 这是要被写入的每个元素的大小，以字节为单位。

nmemb -- 这是元素的个数，每个元素的大小为 size 字节。

stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象指定了一个输出流。

示例：

c 复制代码

#include<stdio.h>
int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
	FILE* pf = fopen("fwrite.txt", "wb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写数据
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	fwrite(arr, sizeof(arr[0]), sz, pf);//以二进制的形式写进去
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

打开文件失败：

5.1.8 fread

参数：

ptr -- 这是指向带有最小尺寸 size*nmemb 字节的内存块的指针。

size -- 这是要读取的每个元素的大小，以字节为单位。

nmemb -- 这是元素的个数，每个元素的大小为 size 字节。

stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象指定了一个输入流。

示例：

c 复制代码

#include<stdio.h>
int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
	FILE* pf = fopen("fwrite.txt", "rb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读数据
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	fread(arr, sizeof(arr[0]), sz, pf);//以二进制的方法读
	for (int i = 0; i < sz; i++)
	{
		printf("%d ", arr[i]);
	}
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

六、文件的随机读写

6.1 fseek

fgetc.txt文件的内容：

c 复制代码

#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("fgetc.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//H
	fseek(pf, 3, SEEK_CUR);//在H的起始位置向后面再走3个
	 ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//0
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

6.2 ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量。

c 复制代码

long int ftell ( FILE * stream );

示例：

c 复制代码

#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("fgetc.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//H
	fseek(pf, 3, SEEK_CUR);//在H的起始位置向后面再走3个
	 ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//0
	printf("%d", ftell(pf));//偏移量
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

6.3 rewind

让文件指针的位置回到⽂件的起始位置:

c 复制代码

 void rewind ( FILE * stream );

示例：

c 复制代码

#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("fgetc.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//H
	fseek(pf, 3, SEEK_CUR);//在H的起始位置向后面再走3个
	 ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//0
	printf("%d\n", ftell(pf));//偏移量
	rewind(pf);//回到起始位置
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);
	pf = NULL;
	return 0;
}

七、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。

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 .
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。
文本文件的示例：

c 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;
 }
 //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))
 puts("I/O error when reading");
 else if (feof(fp))
 puts("End of file reached successfully");
 fclose(fp);
}

二进制文件的例子：

c 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) {
 puts("Array read successfully, contents: ");
 for(int n = 0; n < SIZE; ++n) 
 printf("%f ", b[n]);
 putchar('\n');
 } else { // error handling
 if (feof(fp))
 printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
 else if (ferror(fp)) {
 perror("Error reading test.bin");
 }
 }
 fclose(fp);
}

八、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。

c 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;
}

欧耶！！！我学会啦！！！

c语言--文件操作（详解）

目录

一、为什么使用文件？

二、什么是文件？

2.1 程序文件

2.2 数据文件

2.3 文件名

三、二进制文件和文本文件

四、文件的打开和关闭

4.1 流和标准流

4.1.1 流

4.1.2标准流

4.2文件指针

4.3 文件的打开和关闭

五、文件的顺序读写

5.1 顺序读写函数介绍

5.1.1 fgetc()

5.1.2 fputc()

5.1.3 fputs()

5.1.4 fgets()

5.1.5 fprintf

5.1.6 fscanf

5.1.7 fwrite

5.1.8 fread

六、文件的随机读写

6.1 fseek

6.2 ftell

6.3 rewind

七、文件读取结束的判定

7.1 被错误使用的feof

八、文件缓冲区