c语言文件操作

Victoria.a2025-01-06 6:03

**1.**为什么使用文件（将数据记录保存）

我们前面学习结构体时，写了通讯录的程序，当通讯录运行起来的时候，可以给通讯录中增加、删除数据，此时数据是存放在内存中，当程序退出的时候，通讯录中的数据自然就不存在了，等下次运行通讯录程序的时候，数据又得重新录入，如果使用这样的通讯录就很难受。
我们在想既然是通讯录就应该把信息记录下来，只有我们自己选择删除数据的时候，数据才不复存在。
这就涉及到了数据持久化的问题，我们一般数据持久化的方法有，把数据存放在磁盘文件、存放到数据库等方式。
使用文件我们可以将数据直接存放在电脑的硬盘上，做到了数据的持久化。

**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（从文件功能的角度来分类的）。
2.1 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 。

**3.**文件的打开和关闭

3.1 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。该结构体类型是有系统声明的，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找到与它关联 的文件 。
比如：

3.2 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 );
//关闭文件
int fclose ( FILE * stream );

打开方式

输入输出对应的关系

**4.**文件的顺序读写（下边会依次介绍）

注意，输出流函数可以搭配stdout/stderr(这两个意思一样都是打印到屏幕上)，输入流函数也可以搭配stdin使用，从键盘读入数据，下边我会一一介绍

将一个字符写入流里边去

cpp 复制代码 
#include<iostream>
using namespace std;
#include<stdio.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
		int i = 0;
		for (i = 0; i < 26; i++)
		{
			fputc('a' + i, pf);//写入文件流，也可换成stdout/stderr写到屏幕上
		}

		//关闭文件
		fclose(pf);
		pf = NULL;

		return 0;
	}

我们看到确实将字符依次读取到文件流里了

从流里边读取字符

我们看到从文件流里边读取了字符，也可以将pf换成stdin，会从键盘读数据，这里就不演示了
将一个字符串写入流

确实写入文件了
从流里边得到字符串

cpp 复制代码 
int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件 - 读一行
	char arr[10] = { 0 };
	fgets(arr, 10, pf);//注意写的几，会少读一个字符，比如写的10，只会读9个字符,会在程序的最后给一个换行
	printf("%s\n", arr);
	fgets(arr, 10, pf);
	printf("%s", arr);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

将格式化数据写入流中

cpp 复制代码 
struct S
{
	int a;
	float s;
};

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	struct S s = { 100, 3.14f };
	fprintf(pf, "%d %f", s.a, s.s);
    //printf( "%d %f", s.a, s.s);跟printf的区别只有一个，f可以控制打印的流，普通的只能打印到屏幕上

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

确实写入文件中了

格式化输入，从流中读取数据

cpp 复制代码 
#include<stdio.h>
struct S
{
	int a;
	float s;
};

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	struct S s = { 0 };
	fscanf(pf, "%d %f", &(s.a), &(s.s));//fscanf是把文件的内容读到结构体s中

	fprintf(stdout, "%d %f", s.a, s.s);//是将格式化数据内容打印到屏幕上

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

确实将文件数据读入结构体中了

总结：

二进制输出

确实读进去了

二进制输入

**5.**文件的随机读写

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。

cpp 复制代码 
#include<stdio.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	//定位文件指针到f
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//a

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

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


	fseek(pf, -3, SEEK_CUR);//从当前位置往前边偏移3
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);

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

注意fseek有三个参数，第一个参数是文件流。第二个参数是偏移量，正数向右偏移，负数向左偏移。第三个参数SEEK_SET是将文件指针指向开头，SEEK_END是将文件指针指向末尾，SEEK_CUR将文件指针指向当前位置。
返回文件指针相对于起始位置的偏移量

cpp 复制代码 
int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	//定位文件指针到f
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);//a

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

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

	int pos = ftell(pf);//文件指针在c后边，偏移三个位置
	cout << pos << endl;
	

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

确实偏移3个位置
让文件指针的位置回到文件的起始位置

**6.**文本文件和二进制文件

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 。（你直接打开看不懂的就是）
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 。（你打开文件能看懂的就是）
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。
可以看到数字10000以ASCLL形式存储，一个字符占一个字节，一共占5个字节40个比特位
以整形形式存储要占4个字节，32个比特位

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;
}

以二进制形式写入，直接打开是乱码文件

要用二进制形式打开文件（会以16进制显示）


具体打开过程以下所示（先添加源文件新建项）

**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 函数的返回值直接用来判断文件的是否结束。
而是应用于当文件读取结束的时候，判断是读取失败结束，还是遇到文件尾结束。（feof的作用是判断文件结束的原因是否是读取到文件末尾才结束的）

  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 .（是 EOF说明文件读取失败，但不知道是因为什么原因结束的）
    fgets 判断返回值是否为 NULL .(同理，只知道文件读取结束的表象，而不知道原因)
  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。
    例如：
    fread 判断返回值是否小于实际要读的个数。

文本文件的例子

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("data.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))//返回非0证明是读取到文件末尾正常结束，打印successfully
        puts("End of file reached successfully");
    fclose(fp);
}

可以看到是读取到文件末尾正常结束
一个小demo-》文件拷贝
拷贝文件
拷贝data1.txt 文件，产生一个新的文件data2.txt

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>


int main()
{
	FILE* pfRead = fopen("data1.txt", "r");
	if (pfRead == NULL)
	{
		perror("open file for read");
		return 1;
	}
	FILE* pfWrite = fopen("data2.txt", "w");
	if (pfWrite == NULL)
	{
		perror("open file for write");
		fclose(pfRead);
		pfRead = NULL;
		return 1;
	}
	//读写文件
	int ch = 0;
	while ((ch = fgetc(pfRead)) != EOF)
	{
		fputc(ch, pfWrite);
	}

	//关闭文件
	fclose(pfRead); 
	pfRead = NULL;
	fclose(pfWrite);
	pfWrite = NULL;

	return 0;
}

成功拷贝

**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。
用代码证明有缓冲区

cpp 复制代码 
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
//VS2022 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，说明确实有缓冲区存在\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;
}

我们可以看到，将字符串写入文件，先写入输出缓冲区，等到我们显示的使用fflush时，会将缓冲区的数据刷新到磁盘上，我们打开文件就可以看到数据了。（注意，除了fflush，fclose关闭文件时也会刷新缓冲区，所以我们用fflush刷新完之后，要sleep10秒钟看现象，再将文件关闭）。

注意：代码结束之前一定要关闭文件，否则可能会丢失数据。

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