【C语言】文件操作

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。

💯文件的打开和关闭

⭐流和标准流

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。

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。

⭐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。

下⾯我们可以创建⼀个 FILE* 的指针变量:

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。

⭐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。

cpp 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：

实现代码：

cpp 复制代码

#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;
}

代码解读：

fopen函数如果打开成功，则返回文件信息区的起始地址

如果打开失败，会返回NULL ，++检查返回值，就能知道文件是否打开成功++

fopen写的形式打开文件的时候，如果文件存在，则会清空文件的内容

💯文件的顺序读写

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有于标准输出流和其他输出流（如文件输出流）。

printf------针对标准输出流(stdout)的，将数据以格式化的形式

scanf------针对标准输入流(stdin)的，从键盘上输入格式化的数据

fprintf ------针对所有输出流的，格式化的输出函数

fscanf------针对虽有输入流的，格式化输入函数

sprintf------将格式化的数据转换成字符串

sscanf ------从字符串中提取出格式化的数据

💯文件的随机读写

⭐fseek

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针（文件内容的光标）。

⭐ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

cpp 复制代码

long int ftell ( FILE * stream );

例子：

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
int main ()
{
    FILE * pFile;
    long size;
    pFile = fopen ("myfile.txt","rb");
    if (pFile==NULL)
    perror ("Error opening file");
    else
    {
        fseek (pFile, 0, SEEK_END); // non-portable
        size=ftell (pFile);
        fclose (pFile);
        printf ("Size of myfile.txt: %ld bytes.\n",size);
    }
    return 0;
}

⭐rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置

cpp 复制代码

void rewind ( FILE * stream );

例子：

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
int main ()
{
    int n;
    FILE * pFile;
    char buffer [27];

    pFile = fopen ("myfile.txt","w+");
    for ( n='A' ; n<='Z' ; n++)
    fputc ( n, pFile);
    rewind (pFile);

    fread (buffer,1,26,pFile);
    fclose (pFile);

    buffer[26]='\0';
    printf(buffer);
    return 0;
}

💯文件读取结束的判定

文件读取结束有2种原因:

遇到文件末尾结束(正常结束)

文件读取失败

⭐错误使用feof

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

cpp 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);
}

二进制文件的读取结束：判断返回值是否小于实际要读的个数。

例如：

fread判断返回值是否小于实际要读的个数。

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) {
        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);
}

💯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。

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