文件操作详解

1.为什么使用文件

目录

1.为什么使用文件

2.什么是文件

2.1程序文件

2.2数据文件

2.3文件名字

3.二进制文件与文本文件

4.文件的打开和关闭

4.1 流 

4.2标准流

4.3文件指针 

4.4 文件的打开和关闭

fopen

fclose

5.文件的顺序读写

5.1文件读取结束原因的判定

5.2顺序读写函数总览：

fgetc

fputc

 fgets

 fputs

fscanf

 fprintf

fread

fwrite

5.3对比一组函数 

5.4使用fputc打印字符

5.5使用fgetc读取字符

6.文件的随机读写 

 fseek

ftell

rewind

7.被错误使用的 feof

8.文件缓冲区

文件（file）是存储器中存储信息的区域，文件一般被保存在磁盘光盘等各种储存设备上（外存上），数据可以在上面被长久的保存下来。

2.什么是文件

拿我们的电脑来说被存储在磁盘或硬盘上的就是文件，我们程序设计中常用到的文件是程序文件和数据文件

2.1程序文件

程序文件包括：源文件（.c ，.cpp，.java等），目标文件（windows环境下后缀为.obj），可执行程序（windows环境下后缀为.exe）

2.2数据文件

它里边不一定是程序。程序在执行中额可能需要进行数据的读取，写入，它储存着程序运行时所需的各种信息。

2.3文件名字

文件都有着各自的唯一标识符：文件名，便于使用与识别

文件名一般由三部分组成：文件路径+文件主干+文件后缀

例：c：code\test.txt

3.二进制文件与文本文件

根据组织形式的不同，数据文件又被分为数据文件和文本文件

二进制文件

不加以转换的将二进制数据储存在文件中，这种文件打来你是看不懂的

文本文件

要求以ASCII字符的形式储存，在储存前都会进行转换储存在文件中，这种文本文件打开能看的懂

数据在文件中是如何存放

字符：一律以ASCII新式存储

数值：既可以用ASCII形式存储，也可以使用二进制的形式存储

例：100000的存储

4.文件的打开和关闭

4.1 流 

在c语言中流是一个非常重要和抽象的概念

简单理解，流可以视为流动着数据的河

河的源头可以是键盘，文件，网络上，光盘等

河的目标可以是屏幕，文件，硬盘，网络上，U盘等

流可以帮助我们对来自不同地方的数据进行转化，通过流我们可以方便的读取和写入数据

4.2标准流

在c语言中，默认打开了3个流

• stdin-标准输入流：在大多数系统中，它通常默认定向到键盘。

• stdout-标准输出流：在大多数系统中，它通常默认定向到文本控制台（通常在屏幕上）

c语言提供了标准函数来支持对流的操作，使得程序能够与外部设备（键盘，显示器，文件）进行交互

例如：scanf函数 从标准输入流中读取数据

           printf函数 将信息输出到标准输出流中

注意：至于数据是怎么样输入到内存中，怎么样输出到屏幕上，那是流该考虑的事情，我们只需要对流进行操作即可

•stderr-标准错位流：⼤多数环境中将错误信息输出到控制台界面。

4.3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”。

“文件指针”，指向一个与文件相关的结构体，这个结构体包含了文件读写的重要信息，如：文件名

，文件状态，文件当前位置。

“文件指针”由系统声明，取名为：FILE

例如在vs2013中stdio.h中有FILE声明：

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

不同类型的c编译器对FILE的定义不完全相同，但是大同小异

每当打开一个文件的时候，系统都会自动创建一个FILE类型的结构体变量并且自动填充里面的信息

一般我们都是通过一个FILE结构体类型的指针来维护这个结构体变量，这样使用起来会很方便

一个FILE*型的指针创建：

FILE* pf;//⽂件指针变量

通过对文件指针，我们就可以对文件进行各种操作，如定位文件位置，读取文件内容，向文件写入数据 

4.4 文件的打开和关闭

文件的要进行读写要先打开文件，使用结束后应关闭（不然会占用内存资源）

文件操作的进行顺序：打开文件→文件读写操作→关闭文件

ANSI C规定用fopen打开文件，fclose关闭文件

fopen

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

打开文件

打开其名称在参数 filename 中指定的文件，并将其与流相关联

 参数：

const char * filename ：需要打开的文件名

const char * mode： 表⽰⽂件的打开模式，下⾯都是⽂件的打开模式（mode是个字符串）：

以上这些打开方式，打开的文件都被视为文本文件。想要进行二进制的写入，我们要把文件视为二进制文件进行打开，字符串中必须包含“b”字符。这个额外的“b”字符可以附加在字符串的末尾（从而形成以下复合模式：“rb”、“wb”、“ab”、“r+b”、“w+b”、“a+b”），也可以插入字母和混合模式（“rb+”、“wb+”、“ab+”）的“+”符号之间。

返回值：

当我们打开一个文件的时候，这个文件就变成了一个流，简称文件流。

打开成功fopen的返回值是一个指向这个流的指针通过它并将其与流相关联

打开失败将返回 null 指针

使用：

#include<stdio.h>
int main() {FILE* pf;//打开文件pf = fopen("test.txt", "w");return 0;
}

fclose

原型：int fclose ( FILE * stream );

关闭与流关联的文件并取消关联。

所有与流关联的内部缓冲区都将与流解除关联并刷新:任何未写入的输出缓冲区的内容将被写入，而任何未读的输入缓冲区的内容将被丢弃。

参数：

FILE * stream ：指向标识输入流的FILE对象的指针。

返回值：

如果流被成功关闭，则返回一个零值。如果失败，则返回EOF。

使用：

#include<stdio.h>
int main() {FILE* pf;//打开文件pf = fopen("test.txt", "w");//关闭文件fclose(pf);pf = NULL; //避免野指针的出现return 0;
}

5.文件的顺序读写

读：把文件数据读取至程序中

写：把程序的数据输出到文件中

​

5.1文件读取结束原因的判定

文件在被打开时会自动生成俩个指示器：eof指示器（feof）错误指示器（ferror）

eof指示器（feof）：判断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。

错误指示器（ferror）：判断当⽂件读取结束的时候，判断是读取结束的原因是否是：遇到错误读取结束。

只要往函数里传入文件流的指针即可判断，文件的读取或写入是因为什么原因导致的结束 

5.2顺序读写函数总览：

fgetc

fgetc 函数原型：int fgetc ( FILE * stream );

 从流中获取字符

 文件内部读取从位置指示器开始读取，读取成功位置指示器将前进到下一个字符。

参数：

FILE * stream   指向标识输入流的FILE对象的指针

返回值：

如果成功，则返回所读取的字符(提升为int值)。返回ASCII码值

为了适应返回失败返回EOF(-1)所以返回值设置为int类型

如果位置指示器位于文件末尾，则函数返回 EOF(-1) 并设置流 的 eof 指示器（feof）。
如果发生其他读取错误，该函数也会返回 EOF(-1)，但会设置其错误指示器 （ferror）。

使用：

int main() {FILE* pf;//读的方式打开文件pf = fopen("test.txt", "r");if (pf == NULL) {perror("fopen");return 0;}//读文件int ch;while ((ch = fgetc(pf)) != EOF) {//利用函数返回值作为结束循环条件printf("%c\n", ch);          //即可将全部字符读出来}//关闭文件fclose(pf);pf = NULL; return 0;
}

fputc

fputc 函数原型：int fputc ( int character, FILE * stream );

将字符写入流

将一个字符写入流并推进位置指示器。字符被写入流的内部位置指示器所指示的位置，然后自动向前移动一个。

参数：

int character ： 要写入的字符的 int 提升。写入时，该值在内部转换为无符号字符。

FILE * stream ：指向标识输入流的FILE对象的指针

返回值：

成功后，将返回所写字符。
如果发生写入错误，则返回 EOF 并设置错误指示器 （ferror）。

使用：

int main() {FILE* pf;//写的方式打开文件pf = fopen("test.txt", "w");if (pf == NULL) {perror("fopen");return 0;}//写文件char ch;for (ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++) {fputc(ch, pf);}//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

 fgets

fgets 函数原型：char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );

从流中获取字符串

从流中读取字符，并将它们作为字符串存储到 str 中，直到读取 （num-1） 个字符或到达换行符或文件末尾，以先发生者为准。

换行符使 fgets 停止读取，但它被函数视为有效字符，并包含在复制到 str 的字符串中。

终止 null 字符会自动附加到复制到 str 的字符之后。

参数：

char * str：  指向复制读取的字符串的 char数组的指针。

int num：  要复制到 str 中的最大字符数（包括终止 null 字符）。

FILE * stream：  指向标识输入流的 FILE 对象的指针。stdin可以用作从标准输入读取的参数。

返回值：

成功后，该函数返回 str

如果在尝试读取字符时遇到文件末尾，则设置 eof 指示器 （feof）。如果在读取任何字符之前发生这种情况，则返回的指针为空指针（并且 str 的内容保持不变）。 

如果发生读取错误，则设置错误指示器 （ferror），并返回 null 指针（但 str 指向的内容可能已更改）。

使用：

int main() {FILE* pf;//读的方式打开文件pf = fopen("test.txt", "r");if (pf == NULL) {perror("fopen");return 0;}//读文件char arr[20] = { 0 };fgets(arr, 20, pf);printf("%s", arr);//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

 fputs

fputs 函数原型：int fputs ( const char * str, FILE * stream );

将字符串写入流

将 str 指向的字符串写入流。

该函数从指定的地址 （str） 开始复制，直到到达终止 null 字符 （'\0'）。此终止 null 字符不会复制到流中。

参数：

const char * str：    str指向的字符串，其中包含要写入流的内容。

FILE * stream：     指向标识输出流的 FILE 对象的指针。

返回值：

成功后，将返回一个非负值。
出错时，该函数返回 EOF 并设置错误指示器 （ferror）。

使用：

int main() {FILE* pf;//读的方式打开文件pf = fopen("test.txt", "w");if (pf == NULL) {perror("fopen");return 0;}//写文件char arr[20] = { 'a','b','c','d','e','f','g' };fputs(arr,pf);//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;}

fscanf

fscanf 函数原型：int fscanf ( FILE * stream, const char * format, ... );

从流中读取格式化数据

参数：

FILE * stream ： 指向 FILE 对象的指针，该对象标识要从中读取数据的输入流。

const char * format, ... ： 有格式的数据

返回值：

成功后，该函数返回成功填充的参数列表的项数。此计数可能与预期的项目数匹配，也可能由于匹配失败、读取错误或文件末尾的范围而更少（甚至为零）。

如果在读取时发生读取错误或到达文件末尾，则设置正确的指示器（feof 或 ferror）。

而且，如果在成功读取任何数据之前发生任何情况，则返回 EOF。

如何使用

当你会使用scanf函数的时候，你基本也会使用fscanf函数了

scanf

从stdin-标准输入流里获取有格式的数据，大多都是从键盘上获取

int main() {int a = 0;//从键盘上获取a的值scanf("%d", &a);return 0;
}

fscanf

从文件流里获取数据 

第一个参数就是指向着对应的流

第二个参数就和scanf一样了，是有格式的数据

struct Student {char name[20];int age;int score;
};
int main() {FILE* pf;struct Student s1 = { 0 };//读的方式打开文件pf = fopen("test.txt", "r");if (pf == NULL) {perror("fopen");return 0;}//以有格式的方式读文件fscanf(pf, "%s %d %d", s1.name, &s1.age, &s1.score);//打印出来看看printf("%s %d %d", s1.name, s1.age, s1.score);//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

 test.txt里的内容：

 fprintf

fprintf 函数原型：int fprintf ( FILE * stream, const char * format, ... );

将格式化数据写入流式处理

参数：

FILE * stream ：指向标识输出流的 FILE 对象的指针。

const char * format, ... ： 有格式的数据

返回值：

成功后，将返回写入的字符总数。

如果发生写入错误，则设置错误指示器 （ferror） 并返回负数。

如果写入宽字符时发生多字节字符编码错误，则 errno 设置为 EILSEQ 并返回负数。

如何使用

当你会使fprintf函数的时候，你基本也会使用fprintf函数了

printf

将有格式的数据，输出到stdout-标准输出流中，它通常默认定向在屏幕上

int main() {int a = 10;//将a输出到屏幕上printf("%d", a);return 0;
}

fprintf 

将数据通过文件流，将数据输出到文件中

struct Student {char name[20];int age;int score;
};
int main() {FILE* pf;struct Student s1 = { "张三",18 ,100};//写的方式打开文件pf = fopen("test.txt", "w");if (pf == NULL) {perror("fopen");return 0;}//以有格式的方式写入文件fprintf(pf, "%s %d %d", s1.name, s1.age ,s1.score);//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

fread

fread 函数原型：size_t fread ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );

从流中读取数据块

从流中读取一个由count元素组成的数组（每个元素的大小为size字节）并将它们存储在ptr指定的内存块中。

文件的位置指示器按读取的总字节数前进。

如果成功读取的总字节数为(size*count)。
 

参数：

void * ptr ： 指向大小至少为 （size*count） 字节的内存块的指针，指针类型强制转换为 void*

size_t size ： 要读取的每个元素的大小（以字节为单位）

size_t count ： 元素的个数

FILE * stream ： 指向指定输入流的 FILE 对象的指针

返回值：

返回成功读取的元素总数。

如果返回值与 count 参数不同，则表示读取时发生读取错误或到达文件末尾。在这两种情况下，都设置了正确的指标，可以分别使用 ferror 和 feof 进行检查。
如果 size_t 或 count 为零，则该函数返回零，并且 ptr 指向的流状态和内容保持不变

使用：

int main() {FILE* pf;int arr[5] = { 0 };//读的方式打开文件pf = fopen("test.txt", "r");if (pf == NULL) {perror("fopen");return 0;}//以二进制的形式读文件fread(arr, 4, 5, pf);//打印出来看看for (int i = 0; i < 5; i++) {printf("%d ", arr[i]);}//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

text.txt里的内容：

实际上里面放的是二进制形式的1 2 3 4 5 

fwrite

fwrite 函数原型：size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );

写入要流式传输的数据块

将由count元素组成的数组(每个元素的大小为size字节)从ptr所指向的内存块写入流中的当前位置。

流的位置指示器按写入的总字节数前进。

参数：

const void * ptr ： 指向要写入的元素数组的指针，指针类型强制转换为 const void*

size_t size ： 要写入的每个元素的大小（以字节为单位）

size_t count ： 元素的个数

FILE * stream ： 指向指定输出流的 FILE 对象的指针

返回值：

返回成功写入的元素总数。

如果返回值与 count 参数不同，则写入错误会阻止函数完成。在这种情况下，将为流设置错误指示器 （ferror）。
如果 size_t 或 count 为零，则函数返回零，错误指示器保持不变。

使用：

int main() {FILE* pf;int arr[5] = { 1,2,3,4,5 };//写的方式打开文件pf = fopen("test.txt", "w");if (pf == NULL) {perror("fopen");return 0;}//以二进制的形式写入文件fwrite(arr, 4, 5, pf);//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

5.3对比一组函数 

|     scanf/fscanf/sscanf

|     printf/fprintf/sprintf

5.4使用fputc打印字符

前面已经说过fputc适合所有输出流，我们能使用文件流把数据输入进文件里

那么我们能不能使用stdout - 标准输出流把数据输入到屏幕上呢？答案是可以的

int main() {//写到屏幕上char ch;for (ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++) {fputc(ch, stdout);//使用标准输出流 - stdout}return 0;
}

输出结果：abcdefghijkl..........

5.5使用fgetc读取字符

fgetc适应所有输入流，所以理应它也可以从键盘上读取数据

int main() {//从键盘读取数据char ch;ch = fgetc(stdin);printf("ch = %c", ch);
}

6.文件的随机读写 

 fseek

fseek 函数原型：int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );

重新定位流位置指示器

参数：

FILE * stream ： 指向标识流的 FILE 对象的指针

long int offset ： 偏移量

int origin  ： 位置指示器的起始位置

返回值：

如果成功，该函数将返回零。
否则，它将返回非零值。
如果发生读取或写入错误，则设置错误指示器 （ferror）

怎么使用

int main() {FILE* pf;//读的方式打开文件pf = fopen("test.txt", "r");if (pf == NULL) {perror("fopen");return 0;}//读文件char ch;ch = fgetc(pf);printf("%c", ch);fseek(pf, 4, SEEK_SET); //重新定位流位置指示器ch = fgetc(pf);printf("%c", ch);//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

test.txt文件里内容：

 abcdefghi

如何读取

第一次读取：

使用fseek重新定位流位置指示器后读取：

ftell

ftell 函数原型：long int ftell ( FILE * stream );

int main() {FILE* pf;//读的方式打开文件pf = fopen("test.txt", "r");if (pf == NULL) {perror("fopen");return 0;}//计算位置指示器相对于起始位置的偏移量int ret;fseek(pf, 4, SEEK_END); //重新定位流位置指示器ret = ftell(pf);printf("%d", ret);//返回⽂件指针相对于起始位置的偏移量//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

计算⽂件指针相对于起始位置的偏移量：

 也就是说将位置指示器的位置设置为文本末尾，这样你就可以算出这个文本一共有多少字符了

rewind

rewind 函数原型：void rewind ( FILE * stream );

将与流关联的位置指示器设置为文件的开头。
在成功调用此函数后，与流相关的文件结束（feof）和错误内（ferror）指示器将被清除

参数：

FILE * stream ： 指向标识流的 FILE 对象的指针 

返回值：

无

使用：

int main() {FILE* pf;//读的方式打开文件pf = fopen("test.txt", "r");if (pf == NULL) {perror("fopen");return 0;}//读文件int ch;while ((ch = fgetc(pf)) != EOF) {printf("%c\n", ch);          }//让位置指示器回归文件开头rewind(pf);//关闭文件fclose(pf);pf = NULL; return 0;
}

7.被错误使用的 feof

8.文件缓冲区

在C语言中，文件缓冲区是一个内存区域，用于存储即将写入文件或从文件读取的数据。这个缓冲区的引入主要是为了提高文件操作的效率。

当我们从文件读取数据时，如果每次只读取一个字节或一个字符，那么磁盘I/O操作的次数会非常频繁，这将大大降低程序的执行效率。因此，C语言使用了一个缓冲区来存储从文件读取的数据。当程序需要从文件读取数据时，它会首先从缓冲区中读取，只有当缓冲区中的数据被完全读取后，才会再次从磁盘中读取数据并填充缓冲区。类似地，当程序需要写入数据时，也是先将数据写入缓冲区，只有当缓冲区满时，才会将缓冲区中的数据一次性写入磁盘。

这种缓冲机制可以大大减少磁盘I/O操作的次数，从而提高文件操作的效率。需要注意的是，缓冲区的大小是有限的，如果缓冲区中的数据没有被及时读取或写入，可能会导致数据丢失或覆盖。因此，在使用文件缓冲区时，需要注意及时清空缓冲区，以确保数据的完整性。

在C语言中，可以通过标准库函数来操作文件缓冲区

例如fflush()函数用于清空缓冲区，setvbuf()函数用于设置缓冲区的大小和类型等。

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
//VS2019 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\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;
}

完结撒花