C语言教程——文件处理（1）

前言

我们知道电脑上有许许多多的文件，但为什么数据要用文件来储存呢？为什么要使用文件呢？且待我细细道来。

一、为什么使用文件

我们知道，我们写的程序什么的数据什么的都存在文件中，倘若没有存在文件中，那么它们就存在了电脑的内存中，而且如果程序退出的话，内存就会进行回收，我们的数据就也回收了，也就丢失了，等到程序再次运行，是看不见上次程序的数据的，如果将数据进行持久化的保存，我们就可以使用文件。

二、什么是文件

2.1文件的概念

磁盘（硬盘）上的文件是文件。文件是计算机中的一种数据存储形式，用来存储和组织数据的集合。文件可以包含文本、图像、音频、视频等各种形式的数据。在计算机系统中，文件通常以扩展名作为标识，不同的扩展名代表不同的文件类型。文件可以存储在计算机的硬盘、固态硬盘、光盘等各种存储介质上，并可以通过操作系统提供的文件系统进行读取、写入、复制、移动等操作。

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）。

2.2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）。例如下面：

2.3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。

我们以前会把所处理的数据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吧数据读取到内存中使用，这里处理的就是磁盘上的文件。

2.4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个部分：文件路径+文件名主干+文件后缀

例如：D:\仓库code\lianxi.c

为了方便起见，文件标识常被称为文件名。

2.5二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。

字符一律以ASCLL形式存储，数值型数据既可以使用ASCLL形式存储，也可以使用二进制形式存储。如果有一个整数10000，以ASCLL码形式输出到磁盘，则磁盘中占用5个字节（每一个字符一个字节），而二进制形式输出的的话，则在磁盘上只会占4个字节。

三、文件操作

3.1文件指针

缓冲文件系统中，主要的就是“文件类型指针”，也就是“文件指针”。每一个文件在内存中都会开辟一个文件信息区，用来存放文件的相关信息（如文件的名字，文件状态以及文件当前的位置等等）。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，取名为FILE。

不同的编译器不同环境stdio.h头文件中的文件类型申明是不一样的：

我们可以看到VS2022中对于FILE的申明定义。下面是VS2013中对FILE的申明定义：

struct _iobuf {
char *_ptr;
int _cnt;
char *_base;
int _flag;
int _file;
int _charbuf;
int _bufsiz;
char *_tmpfname;
};
typedef struct _iobuf FILE;

可以看到FILE其实就是一个包含各种成员的结构体，我们不需要这些成员都是什么，我们只需要会使用FILE就可以。

我们一般都是用一个FILE的指针来维护这个FILE结构的变量，这样比较方便。

我们可以创建一个FILE* 的指针变量：

FILE* pf;

这里就使用FILE创建了一个pf的指针，也就是文件指针变量。定义pf就是一个指向FILE类型数据的指针变量，可以使用pf，指向某一个文件的文件信息区，通过文件信息区中的信息就可以访问数据，也就是说通过文件指针变量就可以间接的找到与它关联的文件。

3.2文件的打开与关闭

文件在读取之前应该打开文件，读取完了之后应该关闭文件。文件打开的时候，会返回一个FILE*的指针变量指向该文件，也相当于建立的文件和指针的关系。

C语言中规定使用fopen函数来打开文件，fclose来关闭文件。

FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );

fopen里面第一个参数是文件名也就是文件的地址，地址可以用绝对地址或者是相对地址。第二个参数是以什么方式访问文件。

这里可以通过以下的方式访问：

read：打开文件进行输入操作。该文件必须存在。write：为输出操作创建一个空文件。如果同名的文件已经存在，则其内容将被丢弃，并将该文件视为新的空文件。“a”append：打开文件以便在文件末尾输出。输出操作总是在文件末尾写入数据，展开它。重定位操作（fseek, fsetpos, rewind）将被忽略。如果文件不存在，则创建该文件。“r+”read/update：打开一个文件进行更新（包括输入和输出）。该文件必须存在。“w+”write/update：创建一个空文件并打开它进行更新（输入和输出）。如果同名文件已经存在，其内容将被丢弃，并将该文件视为新的空文件。“a+”append/update：打开一个文件进行更新（包括输入和输出），所有输出操作都在文件末尾写入数据。重定位操作（fseek、fsetpos、rewind）会影响下一个输入操作，但输出操作会将位置移回文件末尾。如果文件不存在，则创建该文件。

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）	为了输出数据，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，建议⼀个新的⽂件	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

int fclose ( FILE * stream );

fclose就是把之前用来接收的指针传进去，就关闭了。

If the stream is successfully closed, a zero value is returned.
On failure, EOF is returned.

我们可以看到，如果关闭成功最后返回的就是0，如果关闭失败那么返回的就是EOF。

这样我们就可以通过代码来简单的演示一下：

我们可以首先在D盘project目录下创建一个text.tst文件，之后同过代码来访问：

#include<stdio.h>
int main()
{FILE* df = fopen("D:\\project\\text.txt","r");if (df == NULL){perror("FILE::");return 1;}else{printf("访问成功！\n");}int i=fclose(df);if (i == 0){df = NULL;return 0;}elseperror("fclose::");return 0;
}

这里就是通过read的方式访问这个text，当然是访问到了，所以最后会打印访问成功，而且也关闭成功。

我们如果把那个text删除，看看运行结果如何：

这时候就会说FILE打开文件这块没有这个文件或者目录。

基于fopen和fclose就可以实现文件的打开和关闭。如果方式变为“w”,那么会把之前里面的数据进行清除，把上一次的信息都销毁掉。

四、文件的顺序读写

函数名	功能	适⽤于
fgetc	字符输⼊函数	所有输⼊流
fputc	字符输出函数	所有输出流
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

当我们可以打开关闭文件了，就可以实现对文件里面顺序读写。

4.1fgetc

int fgetc ( FILE * stream );

这是读取获得单个字符

返回值：

成功后，将返回字符 read（提升为 int 值）。
返回类型为 int 以容纳特殊值 EOF，该值指示失败：
如果位置指示符位于文件末尾，则函数返回 EOF 并设置 stream 的 eof 指示符 （feof）。
如果发生其他读取错误，该函数还会返回 EOF，但会设置其错误指示符 （ferror）。

我们把之前的文件还原，在text.txt文件里写入abcdef，这里用fgetc函数来获取字符：

int main()
{//打开文件FILE* df = fopen("D:\\project\\text.txt","r");if (df == NULL){perror("FILE::");return 1;}else{printf("访问成功！\n");}//读取int j = 0;j = fgetc(df);printf("%c", j);j = fgetc(df);printf("%c", j);j = fgetc(df);printf("%c", j);//关闭文件int i=fclose(df);if (i == 0){df = NULL;return 0;}elseperror("fclose::");return 0;
}

运行结果：

这样就获取字符成功了。

4.2fputc

int fputc ( int character, FILE * stream );

这里第一个参数是要写的字符，第二个参数是要写入的目标文件。

返回值：

On success, the character written is returned.
If a writing error occurs, EOF is returned and the error indicator (ferror) is set.

如果成功，则返回所写的字符。
如果发生写错误，则返回EOF并设置错误指示器（error）。

我们也可以用代码来写一下，把访问方式改成"w"，可以覆盖掉之前的数据：

//打开文件
FILE* df = fopen("D:\\project\\text.txt","w");

//输入字符
char j = 'a';
for (j = 'a'; j <= 'z'; j++)
{fputc(j, df);
}

这里用一个循环实现输入a到z，我们打开txt可以看到成功了：

4.3fputs

int fputs ( const char * str, FILE * stream );

fputs函数是输入一个字符串，可以把字符串输入到文件中。第一个参数是要输入的字符串，第二个参数是目标文件。

我们就直接上代码：

//打开文件
FILE* df = fopen("D:\\project\\text.txt","w");

fputs("hello world\n", df);

我们往之前的文件中写入hello world。运行程序后：

发现之前的被覆盖，成功的输入进去了新的字符串。

4.4fgets

char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );

fgets是读取获得一个字符串，第一个参数是要把读取到的字符串存到的字符数组，第二个是要读取的个数，第三个是目标文件。

我们也直接代码演示：

//打开文件
FILE* df = fopen("D:\\project\\text.txt","r");

//输出字符串
char arr[20];
fgets(arr, 5, df);
printf("%s", arr);

这里就是读取5个字符存到arr数组中，并且打印出来：

这里为什么只有四个字母，因为它还要加上一个\0，也算一个，所以是五个。

总结

今天先到这里，，剩下的下一篇再继续写。