文件操作【细讲】-优快云博客

//将二进制内容写进文件中
#include <stdio.h>
int main()
{
	int a = 10000;

	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");//test.txt指文件名，wb指代以二进制的形式“写”
	fwrite(&a, 4, 1, pf);//⼆进制的形式写到⽂件中
	fclose(pf);//关闭
	pf = NULL;
	return 0;
}

（2）运行程序前的文件内容

（3）运行程序后的文件内容

（4）打开这个文件

原因：因为记事本只能读取文本信息，当读取二进制信息时自然会显示乱码

（5）用vs打开这个文件（解决方案）

打开后看到的是这个，为什么呢？回看这个存储，转化后就是00 00 27 10

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

那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申明：

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

不同的编译器的FILE大同小异，不必在意其内容。

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，并填充其中的内容。一般情况下，我们调用FILE的指针来维护这个结构体变量。

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间接找到与它关联的⽂件。

⽐如：

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。

//打开文件
FILE* fopen(const char* filename, const char* mode);

//关闭文件
int fclose(FILE* stream);

对于函数的查看可以访问下面网址：

cplusplus.com： https://legacy.cplusplus.com/reference/clibrary/

mode表示文件的打开模式，下面是文件的打开模式

代码1：

#include<stdio.h>

int main()
{
	//打开文件，为了写
	//如果文件打开失败，会返回一个空指针
	//.表示当前路径
	//..表示上一级路径（可以嵌套使用）

	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");//在当前目录会创建
	FILE* pf = fopen("./../data.txt", "w");//在当前目录的上一级路径可以找到

	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件


	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

perror函数不了解不急，下面会介绍

上述代码只是创建了文件，并没有向里面书写内容

（1）运行代码后（2）向文件中写入内容

（3）大小进行了改变（4）再次运行该程序后，又一次变为了0

结论：程序运行后，会对已有文件进行覆盖

5. 文件的顺序读写

5.1 顺序读写函数的介绍

5.1.1 字符输入输出函数 - fgetc和fputc

5.1.1.1 fputc

fputc函数的第一个参数是待输出的字符，第二个参数该字符输出的位置。即写入一个数据到指定文件中。

该函数调用完毕会返回用户传入的字符。

代码（写入26个英文字母）：

#include<stdio.h>

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	//fputc('a', pf);
	//fputc('b', pf);
	//fputc('c', pf);
	//fputc('d', pf);

	int i = 0;
	for (i = 0; i <26; i++)
	{
		fputc('a' + i, pf);
	}

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

运行结果：

5.1.1.2 fgetc

fgetc函数只有一个参数，即你要读取的文件的文件指针。即你要读取的文件的位置。

该函数调用成功会返回读取到的的字符；若读取文件时发生错误或是已经读取到文件末尾，则返回EOF。

代码（读取上面写入data文件中的数据）：

#include<stdio.h>

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
    int ch;
    ch = fgetc(pf);//第一次
    printf("%d\n", ch);
    ch = fgetc(pf);//第二次
    printf("%d\n", ch);
    ch = fgetc(pf);//第三次
    printf("%d\n", ch);


	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

运行结果：

读取的结果为ASCII码数值

5.1.2 文本行输入输出函数 - fgets和fputs

5.1.2.1 fputs

fputs函数的第一个参数是待输出的字符串，第二个参数该字符串输出的位置。即将字符串写入指定的文件中。

该函数调用成功会返回一个非负值；若输出时发生错误，则返回EOF。

代码（写入一个字符串）：

#include <stdio.h>

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror(pf);
		return 1;
	}
	//写文件
	char arr[100] = "hello world!";
	fputs(arr, pf);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

运行结果：

5.1.2.2 fgets

fgets函数的第一个参数是你所读取到的数据的储存位置，第二个参数是你要读取的字符个数，第三个参数是你要读取的文件的文件指针。即读取文件所在位置一定数量的内容并存储到另一个位置中。

该函数调用成功会返回用于储存数据的位置的地址，如果读取过程中发生错误或是读取到了文件末尾，则返回一个空指针(NULL)。

代码（读取写入的字符串）：

#include <stdio.h>

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror(pf);
		return 1;
	}
	//读文件
	char str[20] = { 0 };
	fgets(str, 10, pf);
	printf("%s\n", str);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

运行结果：

fgets在读取时会出现两种情况：

（1）若提前读取到换行符，则带回包括换行符在内的所有数据

（2）若直到第n-1个字符时仍未读取到换行符，则返回n-1个数据加上最后的一个空字符（共n个）

5.1.3 格式化输入输出函数 - fscanf和fprintf

5.1.3.1 fprintf

这里可以看到只有第一部分的参数不同，至于后面的...指代可变参数列表（有兴趣的可以研究一下）。

所以，fprintf的用法和printf的用法相同，只不过需要再写个文件指针。

废话不多说，我们直接上代码：

#include<stdio.h>

typedef struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
	double score;
}Student;

int main()
{
	Student man1 = { "lihua",18,99.9 };
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror(pf);
		return 1;
	}
	//写文件
	fprintf(pf, "%s\t%d\t%lf\n", man1.name, man1.age, man1.score);


	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

运行结果：

5.1.3.2 fscanf

这里可以看到，它的用法也和fprintf与printf相同

代码：

typedef struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
	double score;
}Student;

int main()
{
	//Student man1 = { "lihua",18,99.9 };
	Student man2 = { 0 };
	//FILE* pf = fopen("data.txt", "w");//写入data中
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");//从data中读取
	if (pf == NULL)
	{
		perror(pf);
		return 1;
	}
	//写文件
	//fprintf(pf, "%s\t%d\t%lf\n", man1.name, man1.age, man1.score);
	//读取文件
	fscanf(pf, "%s\t%d\t%lf\n", man2.name, &(man2.age), &(man2.score));//读取时无法控制宽度
	fprintf(stdout, "%s\t%d\t%.2f\n", man2.name, man2.age, man2.score);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

对于stdout看不懂不要着急，后面会有解释

运行结果：

5.1.4 二进制输入输出函数 - fread和fwrite

5.1.4.1 fwrite

fwrite函数的第一个参数是输出数据的位置，第二个参数是要输出数据的元素个数，第三个参数是每个元素的大小，第四个参数是数据输出的目标位置。

该函数调用完后，会返回实际写入目标位置的元素个数，当输出时发生错误或是待输出数据元素个数小于要求输出元素个数时，会返回一个小于count的数。

总结说来就是将某个位置中，大小为sizeof的n个元素，写入文件指针所指文件中。

注：写入时使用"wb"

还是上代码更容易理解：

#include<stdio.h>

typedef struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
	double score;
}Student;

int main()
{
	Student man1 = { "lihua",18,99.9 };

	FILE* pf = fopen("data.txt", "wb");//要注意使用wb
	if (pf == NULL)
	{
		perror(pf);
		return 1;
	}
	//二进制的形式写文件
	fwrite(&man1, sizeof(Student), 1, pf);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

运行结果：

可以看到，数字内容的数据变为了乱码，原因就是前文讲到的—记事本只能记录文本文件，对于二进制文件无法读取，只能生成乱码。

5.1.4.2 fread

fread函数的第一个参数是接收数据的位置，第二个参数是要读取的每个元素的大小，第三个参数是要读取的元素个数，第四个参数是读取数据的位置。

函数调用完会返回实际读取的元素个数，若在读取过程中发生错误或是在未读取到指定元素个数时读取到文件末尾，则返回一个小于count的数。

注：读取时使用"rb"

代码：

#include<stdio.h>

typedef struct Stu
{
	char name[20];
	int age;
	double score;
}Student;

int main()
{
	//Student man1 = { "lihua",18,99.9 };
	Student man2 = { 0 };
	//FILE* pf = fopen("data.txt", "wb");//要注意使用wb
	FILE* pf = fopen("data.txt", "rb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror(pf);
		return 1;
	}
	//二进制的形式写文件
	//fwrite(&man1, sizeof(Student), 1, pf);
	//二进制的形式读文件
	fread(&man2, sizeof(Student), 1, pf);
	fprintf(stdout, "%s %d %.2f\n", man2.name, man2.age, man2.score);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

运行结果：

5.2 对比一组函数

| scanf / fscanf / sscanf

| printf / fprintf / sprintf

可以去上文提到的cpluslplus中查看

关于细节可以看这个博主的文章

关于sprintf与sscanf基本用法_sprintf sscanf-优快云博客

6. 文件的随机读写

上述所讲函数，只能按顺序进行读写，那么如果我们不想要按顺序进行读写呢？

6.1 fseek

fseek函数根据⽂件指针的位置和偏移量来定位⽂件指针。

SEEK_SET 表示从起始位置开始读取

SEEK_CUR 表示从当前位置开始读取

SEEK_END 表示从末尾位置开始读取

直接上代码清晰

#include<stdio.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror(pf);
		return 1;
	}
	//读文件
	//现在我的data文件从存入的还是上文讲到的结构体，第一个数据是lihua
	//不出意外读取结果应该是l i h u l
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c ", ch);

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

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

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

	fseek(pf, -4, SEEK_CUR);//意思是将pf现在的光标指向，向前移动4位，也就是起始位置了
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c ", ch);

	//
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

运行结果：

6.2 ftell

上一个函数是向前或者向后移动固定位数，但是如果该文件比较庞大，我不知道读取到哪个位置之后应该怎么办呢？

ftell函数返回值是文件指针相对起始位置的偏移量

代码：

#include<stdio.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror(pf);
		return 1;
	}
	//读文件
	//现在我的data文件从存入的还是上文讲到的结构体，第一个数据是lihua
	//不出意外读取结果应该是l i h u
    //输出结果应该是l i h u 4
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c ", ch);

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

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

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

	//现在我的偏移量应该是4
	int len = ftell(pf);//4
	printf("%d\n", len);

	//
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

运行结果：

6.3 rewind

如果我的指针偏移量很大，是否可是不查询它的相对位置就直接让它回到文件起始位置呢？

rewind函数让文件指针的位置回到文件的起始位置

代码：

#include<stdio.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror(pf);
		return 1;
	}
	//读文件
	//现在我的data文件从存入的还是上文讲到的结构体，第一个数据是lihua
	//不出意外读取结果应该是l i h u l
	int ch = fgetc(pf);
	printf("%c ", ch);

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

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

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

	//现在指针偏移量应该是4
	//调用rewind
	rewind(pf);//指针回到文件开头
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c ", ch);//l


	//
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

运行结果：

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函数的返回值来直接判断文件是否读取结束。

feof函数的作用：当文件读取结束时，判断是否因为遇到文件末尾而结束。

ferror函数的作用：当文件读取结束时，判断是否因为遇到错误而结束。

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.
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。

例如：

fread 判断返回值是否小于实际要读的个数

代码1：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
	int c; // 注意：int，非char，要求处理EOF
	FILE* fp = fopen("test.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))
		puts("End of file reached successfully");
	fclose(fp);
	fp = NULL;

	return 0;
}

代码2：

#include <stdio.h>
enum 
{ 
	SIZE = 5 
};

int main()
{
	double a[SIZE] = { 1.,2.,3.,4.,5. };
	FILE* fp = fopen("test.bin", "wb"); // 必须用二进制模式
	fwrite(a, sizeof * a, SIZE, fp); // 写 double 的数组
	fclose(fp);
	fp = NULL;

	double b[SIZE];
	fp = fopen("test.bin", "rb");
	size_t ret_code = fread(b, sizeof * b, SIZE, fp); // 读 double 的数组
	if (ret_code == SIZE) 
	{
		puts("Array read successfully, contents: ");
		for (int n = 0; n < SIZE; ++n)
		{
			printf("%f ", b[n]);
		}
		putchar('\n');
	}
	else 
	{ // error handling
		if (feof(fp))
		{
			printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
		}
		else if (ferror(fp)) 
		{
			perror("Error reading test.bin");
		}
	}
	fclose(fp);
	fp = NULL;
}

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。

如何直观感受呢？

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\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;
}

通过这个代码，来感受这个缓冲区的存在