C语言中的文件操作

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内存中的，如果程序退出，内存回收，数据就丢失了，要将数据进行持久化的保存，我们可以使用文件。

2. 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（从文件功能的角度来分类）。

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

文件的内存不一定是程序，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。在以前所处理的输入输出都是以终端为对象，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

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。

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的文件中，就是二进制文件。

如果要求在外存上以ASCLL码的形式存储，则需要在存储前转换。以ASCLL字符的形式存储的文件就是文本文件。

如有整数10000，如果以ASCLL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）。

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

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。

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声明：

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，通过⽂件指针变量能够间接找到与它关联的⽂件，这样使⽤起来更加⽅便。

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 来关闭⽂件。

mode表示文件的打开模式，下面都是文件的打开模式：

注：“读取”叫做“”输入，“写入”文件中叫做“输出”。

/* fopen fclose example */
#include <stdio.h>
int main()
{FILE* pFile;//打开⽂件pFile = fopen("myfile.txt", "w");//⽂件操作if (pFile != NULL) //如果打开失败返回NULL{fputs("fopen example", pFile); //向文件中写入//关闭⽂件fclose(pFile);pFile = NULL;}return 0;
}

5. 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）。

上述的函数详细介绍可以到这个网站：函数介绍

fgetc和fputc一次只能读写一个字符。fgets和fputs一次读写一个字符串，fgets一次只读取一行上面的数据且"\n"也会被读取，不会读下一行。

5.2对比一组函数

scanf/fscanf/sscanf:

scanf - 从标准输入流上读取格式化的数据。

fscanf - 从指定的输入流上读取格式化的数据。

sscanf - 在字符串中读取格式化的数据。

printf/fprintf/sprintf:

printf - 把数据以格式化的形式打印在标准输出流上。

fprintf - 把数据以格式化的形式打印在指定的输出流上。

sprintf - 把格式化的数据转化成字符串。

6. ⽂件的随机读写

6.1fseek

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）。

参数origin是起始位置，有下列三个选择：

/* fseek example */
#include <stdio.h>int main ()
{FILE * pFile;pFile = fopen ( "example.txt" , "wb" ); //以二进制写的形式打开文件fputs ( "This is an apple." , pFile );  //向文件写入一个字符串fseek ( pFile , 9 , SEEK_SET );  //将光标设置从起始位置到偏移量为9的位置fputs ( " sam" , pFile );  //从偏移量为9的位置写入fclose ( pFile );pFile = NULL;return 0;
}

6.2ftell

返回文件指针相对于文件开始位置的偏移量

#include <stdio.h>int main()
{FILE* pFile;long size;pFile = fopen("myfile.txt", "rb"); //以二进制读的形式打开文件if (pFile == NULL) //判断是否打开成功perror("Error opening file");else{fseek(pFile, 0, SEEK_END); // 将光标设置到最后size = ftell(pFile);fclose(pFile);pFile = NULL;printf("Size of myfile.txt: %ld bytes.\n", size);}return 0;

6.3rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置

7. ⽂件读取结束的判定

7.1被错误使用的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是否结束。feof的作用是当文件读取结束的时候，判断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或者NULL。为EOF为遇到文件尾结束。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。fread判断返回值是否小于实际要读的个数。

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。