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🚀本系列文章为个人学习笔记，在这里撰写成文一为巩固知识，二为展示我的学习过程及理解。文笔、排版拙劣，望见谅。

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前言

我们写的程序的数据存储在电脑的内存中，如果没有文件，当程序退出的时候，内存会回收，那数据就丢失了，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，我们就要使用文件。

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一、文件的定义

1.1 什么是文件？

按文件的功能分类，文件分为程序文件和数据文件，文件是存在磁盘（硬盘）上的。

程序文件：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）
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

本篇文章讨论的是数据文件。
以前我们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，运行结果显示到屏幕上。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。

标识文件——文件名
一个文件要有一个唯一的文件标识，也就是文件名
文件名包含三部分：文件路径+文件名主干+文件后缀，如：c:\code\test.txt

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1.2 二进制文件和文本文件

按文件的内容分类，数据文件又分为二进制文件和文本文件

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？
字符只能以ASCII码的形式存储，数值型数据既可以用ASCII码的形式存储，也可以使用二进制形式存储

比如数字10000，在内存中整型10000是以补码的形式存的，如果以ASCII码形式输出到磁盘，则磁盘中占用5个字节（每个字符占用一个字节），如果以二进制形式输出，则在磁盘中占用4个字节

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二、文件的打开和关闭

2.1 流和标准流

2.11 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实现的，一般情况下，我们要想向流里写数据或读数据，都是要打开流，然后操作。

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2.12 标准流

以前我们在键盘上输入数据，在屏幕上输出数据，怎么没有打开流呢？
因为C语言程序在启动的时候，默认打开了下面这3个流：

• stdin：标准输入流，在大多数环境中从键盘输入，scanf函数就是从标准输入流中读取数据
• stdout：标准输出流，大多数环境中输出到显示器界面，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

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

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2.2 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（如文件名，文件状态、文件位置等），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。

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类型的变量，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
例如创建一个FILE *的指针变量：

 FILE* pf;//文件指针变量

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他关联的文件
文件在硬盘上，文件信息区在内存中

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2.3 文件的打开和关闭

2.31 fopen 和 fclose

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 *类型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函数来关闭文件
函数fopen和fclose在头文件<stdio.h>中定义

//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，下面是文件的常见打开模式：

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2.32 文件在当前的工程目录底下

开始时当前工程目录底下没有test.txt这个文件

运行下面的代码：

#include <stdio.h>int main()
{//打开文件//成功返回有效指针，失败返回NULLFILE* pf = fopen("test.txt", "w");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//写文件//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

在运行上面的代码前我们的文件夹中是没有test.txt这个文件的，当我们运行结束后文件夹中就出现了这么一个文件，并且大小为0

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2.33 文件在当前工程目录底下的上一级路径

如果fopen函数操作的文件不在当前工程目录底下，我们需要在文件的前面加上文件位置，如果有转义字符需要用转义转义字符‘\’处理

假如我们就在当前工程目录底下的上一级路径下创建一个文件，里面存入一些数据

运行下面的代码：

#include <stdio.h>int main()
{//打开文件//成功返回有效指针，失败返回NULLFILE* pf = fopen(".\\..\\test.txt", "w");//                 相对路径//. 表示当前路径//.. 表示上一级路径if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//写文件//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

可以看到文本内容消失，大小为0

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2.34 文件不在当前工程目录底下

如果fopen函数操作的文件不在当前工程目录底下，我们需要在文件的前面加上文件位置，如果有转义字符需要用转义转义字符‘\’处理

我们先在桌面上创建一个文本文档，写入一些数据保存

运行下面的代码：

#include <stdio.h>int main()
{//打开文件//成功返回有效指针，失败返回NULLFILE* pf = fopen("C:\\Users\\86181\\Desktop\\test.txt", "w");//                绝对路径if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//写文件//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

查看桌面上的文本文档，发现里面的内容已经被清空

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三、文件的随机读写

3.1 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）

fseek函数的原型如下：

int fseek( FILE* stream, long offset, int origin );

fseek函数的参数：

• stream：要修改的文件流
• offset：相对origin迁移的字符数（可正可负）
• origin：offset所加上的位置，它能拥有下列值之一：SEEK_SET（文件起始位置）、SEEK_CUR（文件指针当前位置）、SEEK_END（文件末尾）

运行下面的代码：

#include <stdio.h>int main()
{//打开文件FILE* pf = fopen("test.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//读文件int ch = 0;ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//ach = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//bch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//c//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

上面代码输出的结果是‘a’，‘b’，‘c’，如果我们想让输出的结果是‘a’，‘b’，‘e’的话，就要使用fseek函数，运行下面的代码：

#include <stdio.h>int main()
{//打开文件FILE* pf = fopen("test.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//读文件int ch = 0;ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//ach = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//b//定位文件指针//fseek(pf, 4, SEEK_SET);//fseek(pf, -3, SEEK_END);fseek(pf, 2, SEEK_CUR);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//e//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

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3.2 ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

ftell函数的原型如下：

long ftell( FILE *stream );

运行下面的代码：

#include <stdio.h>int main()
{//打开文件FILE* pf = fopen("test.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//读文件int ch = 0;ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//ach = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//b//定位文件指针//fseek(pf, 4, SEEK_SET);//fseek(pf, -3, SEEK_END);fseek(pf, 2, SEEK_CUR);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//e//输出文件指针相较于文件起始位置的偏移量printf("%ld\n", ftell(pf));//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

ftell函数并不复杂，它可以随时返回当前文件指针（光标）的偏移量

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3.3 rewind

让文件指针回到文件的起始位置

rewind函数的原型如下：

void rewind( FILE *stream );

运行下面的代码：

#include <stdio.h>int main()
{//打开文件FILE* pf = fopen("test.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return 1;}//读文件int ch = 0;ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//ach = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//b//定位文件指针//fseek(pf, 4, SEEK_SET);//fseek(pf, -3, SEEK_END);fseek(pf, 2, SEEK_CUR);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//e//输出文件指针相较于文件起始位置的偏移量printf("%ld\n", ftell(pf));//让光标回到文件的起始位置rewind(pf);printf("%ld\n", ftell(pf));//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

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总结

• 本篇文章介绍了为什么要有文件，文件的定义，文件的大致分类，流的概念，以及至关重要的文件指针，通过文件指针对文件的打开和关闭，还有当文件在不同路径下如何操作文件等等，通过本文我们对文件有了基本的认识，下篇文章将继续探讨