C语言：文件操作（上）

片头

嗨！小伙伴们，今天我们来学习新的知识----文件操作，准备好了吗？我要开始咯!

目录

1. 为什么使用文件？

2. 什么是文件？

3. 二进制文件和文本文件？

4. 文件的打开和关闭

5. 文件顺序读写

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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。

举一个例子：

但是当我们再次运行程序时，系统并没有保存a的值，而是让我们再次输入，说明内存中的数据不能持久化保存，所以我们需要使用文件来保存数据。

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2种：程序文件、数据文件（从文件功能的角度来分类的）。

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。

在以前我们处理数据的输入和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,文件路径是 c:\code, 文件名主干是test, 文件后缀是.txt

为了方便，文件标识常被称为文件名。

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。

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。

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。

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：

#include<stdio.h>
int main() {
	int a = 10000;
	//打开文件，以二进制的形式写到文件中
	FILE* pf = fopen("text.txt", "wb");
	fwrite(&a, 4, 1, pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

在VS上打开二进制文件：

vs上打开二进制文件的方法

10000在二进制文件中

4. 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语言针对文件、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，我们想要向流里写数据，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

那为啥我们从键盘输入数据，向屏幕输出数据，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。

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：

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，使用者不用太关心细节。

一般都是通过一个FILE指针来维护这个FILE结构的变量，这样使用起来更加方便。

下面我们创建一个FILE* 的指针变量：

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。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相关联的文件。

比如：

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函数来关闭文件。

//打开文件
//第一个参数是文件名，第二个参数是打开方式
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，下面是文件的打开模式：

|-------------|----------------------|---------------|
| 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） | 为了输入数据，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，建立一个新的文件 | 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 | 建立一个新的文件 |

实例代码：

我们先来看看文件使用方式为 "w"（只写）

#include<stdio.h>
int main() {
	//打开文件，为了只写
	//如果文件打开失败，会返回NULL
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	if (pf == NULL) {
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件

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

运行结果如下：

我们再来看看文件使用方式为 "r"（只读）

代码如下：

#include<stdio.h>
int main() {
	//打开文件，为了只读
	//如果文件打开失败，会返回NULL
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL) {
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件

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

运行结果如下：

这里的"data.txt"为相对路径，系统会根据写代码的位置取查询文件，如果没找到，则打印perror

注意：fopen函数的第一个参数也可以包含绝对路径，比如桌面:C:\\Users\\zpeng\\Desktop\\data .txt

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/读 | 所有输入流（包括stdin--标准输入流和文件输入流） |
| fputc | 字符输出函数/写 | 所有输出流（包括stdout--标准输出流和文件输出流） |
| fgets | 文本行输入函数 | 所有输入流 |
| fputs | 文本行输出函数 | 所有输出流 |
| fscanf | 格式化输入函数 | 所有输入流 |
| fprintf | 格式化输出函数 | 所有输出流 |
| fread | 二进制输入 | 文件输入流 |
| fwrite | 二进制输出 | 文件输出流 |

我们来演示一下几个顺序读写的函数：

1.先来看看fputc函数

#include<stdio.h>
int main() {
	//以只写的模式打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	if (pf == NULL) {	//如果文件打开失败
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fputc('a', pf);//将字符a写入pf流中
	fputc('b', pf);//将字符b写入pf流中
	fputc('c', pf);//将字符c写入pf流中
	fputc('d', pf);//将字符d写入pf流中

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

运行结果如下：

不过，这样一个一个字符写入流是不是有点太啰嗦了，我们换一种方法试试~

#include<stdio.h>
int main() {
	//以只写的模式打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	if (pf == NULL) {	//如果文件打开失败
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	//fputc('a', pf);//将字符a写入pf流中
	//fputc('b', pf);//将字符b写入pf流中
	//fputc('c', pf);//将字符c写入pf流中
	//fputc('d', pf);//将字符d写入pf流中
	for (int i = 0; i < 26; i++) {
		fputc('a' + i, pf);  //将26个英文字母全部写入流中，'a'的ASCII码值为97
	}

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

运行结果如下：

如果我们想让数据输出到控制台上，该怎么做呢？ 很简单~就是将fputc函数 的第二个参数 改成stdout - 标准输出流

代码和运行结果如下：

2. 再来看看fgetc函数

代码如下：

#include<stdio.h>
int main() {
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL) {	//如果文件打开失败
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	int ch = fgetc(pf);//从pf流中读取字符'a'
	printf("%c\n", ch);

	ch = fgetc(pf);    //从pf流中读取字符'b'
	printf("%c\n", ch);

	ch = fgetc(pf);    //从pf流中读取字符'c'
	printf("%c\n", ch);

	ch = fgetc(pf);    //从pf流中读取字符'd'
	printf("%c\n", ch);

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

运行结果如下：

OK啦，这就是fgetc函数，恭喜你，又学会了新的函数~

3. 小练习

我们从data1.txt中读取数据，写到data2.txt中

///从data1.txt中读取数据
//写到data2.txt文件中

#include<stdio.h>
int main() {
	FILE* pfread = fopen("data1.txt", "r");
	if (pfread == NULL) {
		perror("fopen->data1.txt");
		return 1;
	}

	FILE* pfwrite = fopen("data2.txt", "w");
	if (pfwrite == NULL) {
		fclose(pfread);
		pfread = NULL;
		perror("fopen->data2.txt");
		return 1;
	}

	//数据的读写（拷贝）
	int ch = 0;
	//从pfread里面依次读入数据,放入ch中
	while ((ch = fgetc(pfread)) != EOF) {
	//将ch中的数据拷贝到pfwrite中
		fputc(ch, pfwrite);
	}
	
	//关闭文件
	fclose(pfread);
	fclose(pfwrite);
	pfread = NULL;
	pfwrite = NULL;

	return 0;
}

4. 来看看fputs函数

代码如下：

#include<stdio.h>
int main() {
	//打开文件
	FILE* pfread = fopen("data.txt", "w");
	if (pfread == NULL)
	{
		//如果文件为空
		perror("fopen->pfread");
		return 1;
	}

	//写文件，写一行
	fputs("abc\n", pfread);//向流中写入abc
	fputs("abcdef\n", pfread);//向流中写入abcdef
	fputs("abcdefghij\n", pfread);//向流中写入abcdefghij

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

运行结果如下：

5. 来看看fgets函数

代码如下：

#include<stdio.h>
int main() {
	//打开文件
	FILE* pfread = fopen("data.txt", "r");
	if (pfread == NULL) {
		perror("fopen->pread");
		return 1;
	}

	//将pread流中的前9个字符全部拷贝到arr中
	char arr[20] = "XXXXXXXXXXXXXXX";
	char* S = fgets(arr, 10, pfread);
	for (int i = 0; i < 20; i++) {
		printf("%c", arr[i]);
	}

	//关闭文件
	fclose(pfread);
	pfread = NULL;

	return 0;
}

运行结果如下：

我们还可以从控制台上输入数据和打印数据

代码如下：

#include<stdio.h>
int main() {
	//通过只读的模式，打开文件
	FILE* pfread = fopen("data.txt", "r");
	if (pfread == NULL) {
		perror("fopen->pfread");
		return 1;
	}
	
	char arr[20] = "##################";
	//从控制台上获取数据(读入数据)
	fgets(arr, 10, stdin);
	//到控制台上打印数据(写出数据)
	fputs(arr, stdout);

	//关闭文件
	fclose(pfread);
	pfread = NULL;

	return 0;
}

运行结果为：

片尾

今天我们学习了C语言---文件操作，里面涉及了有关打开文件，对文件进行操作，以及关闭文件等相关知识，在下一篇中，我们将继续介绍文件操作的知识，希望看完这篇文章能对友友们有所帮助 ！ ！ ！

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