c语言--文件操作（详解）

权^2024-04-10 12:00

目录

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。

  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。
    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！！！

相关推荐
Chrikk21 分钟前
Go-性能调优实战案例
开发语言·后端·golang
亦枫Leonlew22 分钟前
三维测量与建模笔记 - 3.3 张正友标定法
笔记·相机标定·三维重建·张正友标定法
幼儿园老大*23 分钟前
Go的环境搭建以及GoLand安装教程
开发语言·经验分享·后端·golang·go
canyuemanyue24 分钟前
go语言连续监控事件并回调处理
开发语言·后端·golang
考试宝25 分钟前
国家宠物美容师职业技能等级评价（高级）理论考试题
经验分享·笔记·职场和发展·学习方法·业界资讯·宠物
杜杜的man26 分钟前
【go从零单排】go语言中的指针
开发语言·后端·golang
萧鼎2 小时前
Python并发编程库：Asyncio的异步编程实战
开发语言·数据库·python·异步
学地理的小胖砸2 小时前
【一些关于Python的信息和帮助】
开发语言·python
疯一样的码农2 小时前
Python 继承、多态、封装、抽象
开发语言·python
^velpro^2 小时前
数据库连接池的创建
java·开发语言·数据库
热门推荐
01如何才能让手机厂商主动拥抱华为，接入鸿蒙系统？02【HarmonyOS】HUAWEI DevEco Studio 下载地址汇总03组基轨迹建模 GBTM的介绍与实现（Stata 或 R）04基于YOLOv10深度学习的CT扫描图像肾结石智能检测系统【python源码+Pyqt5界面+数据集+训练代码】深度学习实战、目标检测05(欧拉)openEuler系统添加网卡文件配置流程、(欧拉)openEuler系统手动配置ipv6地址流程、(欧拉)openEuler系统网络管理说明06【经验分享】Ubuntu22.04安装微信(linux官方版)07【TC3xx芯片】TC3xx芯片电源管理系统PMS详解08全面解析：构建基于深度学习的安全帽检测系统（UI界面+YOLO代码+数据集）09RAG 实践- Ollama+RagFlow 部署本地知识库10你还在傻傻的打开页面输用户名和密码？来我教你实现自动化