目录
1. 使用文件的原因
我们写的程序的数据存储在电脑的内存中，如果程序退出，内存回收，数据就丢失了，等再次运行程序，看不到上次程序的数据，如果要将数据进行持久化的保存，可以使用文件。
2. 文件的含义
磁盘上的文件是文件，但在程序设计中，从文件功能的角度来分类，文件有两种：程序文件、数据文件。
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）,可执行程序文件（windows环境后缀为.exe）。
2.2 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，本文章讨论的是数据文件。之前文章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，运行结果显示到显示器上。有时候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文件。
2.3 文件名
一个文件要有唯一的文件标识，以便用户识别和引用。
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
为了方便起见，文件标识常被称为文件名。
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，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。一个数据在内存中的存储：字符一律以ASCII码形式存储，数值型数据既可以用ASCII形式存储，也可以使用二进制形式存储。例如：有整数10000，如果以ASCII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）。
代码测试：
#include<stdio.h>
int main()
{
int a = 10000;
FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
fwrite(&a, 4, 1, pf);//二进制的形式写入文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}VS上打开二进制文件：
运行代码之后，进行如下操作：
添加test.txt文件
10000的16进制存储00 00 27 10，VS为小端存储为 00 00 27 10
4. 文件的打开和关闭
4.1 流和标准流
4.1.1 流
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操作，抽象出了流的概念，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，要想向流里写数据，或者从流中读取数据，都要打开流，然后操作。
4.1.2 标准流
为什么从键盘输入数据，向屏幕上输出数据并没有打开流？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，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。
这是默认打开这三个流，使用scanf、printf等函数可以直接进行输入输出操作。stdin、stdout、stderr 三个流的类型是： FILE* ，通常称为文件指针。
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：
不同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，这样使用起来更加方便。下面可以创建一个FILE*的指针变量:
1 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（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。
1 //打开文件
2 FILE* fopen(const char* filename, const char* mode);
3 //关闭文件
4 int fclose(FILE * stream);
mode表示文件的打开模式，下面都是文件的打开模式：
实例代码：
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pFile;
//打开文件
pFile = fopen("myfile.txt", "w");
//文件操作
if (pFile != NULL)
{
fputs("fopen example", pFile);
//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
上面函数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）。
5.1.1 fputc
使用举例：
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
//文件操作
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
int i = 0;
for (i = 0; i < 26; i++)
{
fputc('a' + i, pf);
fputc('\n', pf);
}
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
如果将以上代码 for 循环中的 pf 改成 stdout 就会将数据输出到屏幕上（关联屏幕的标准输出流stdout）
5.1.2 fgetc
使用举例：
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//读文件
int ch=fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
*练习：
写一个程序拷贝文件
使用所学文件操作写一个程序，在当前目录下放一个文件data.txt，将data.txt文件拷贝一份，生成data_copy.txt文件。
基本思路：
1.打开文件data.txt，读取数据
2.打开文件data_copy.txt，写数据
3.从data.txt中读取数据存放到data_copy.txt文件中，直到文件结束。
4.关闭两个文件
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pfread = fopen("data.txt", "r");
if (pfread == NULL)
{
perror("fopen->data.txt");
return 1;
}
FILE* pfwrite = fopen("data_copy.txt", "w");
if (pfwrite == NULL)
{
fclose(pfread);
pfread = NULL;
perror("fopen->data_copy.txt");
return 1;
}
//数据的读写
int ch = 0;
while ((ch=fgetc(pfread)) != EOF)
{
fputc(ch, pfwrite);
}
fclose(pfread);
fclose(pfwrite);
pfread=NULL;
pfwrite=NULL;
return 0;
}5.1.3 fputs
使用举例：
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
return 1;
}
fputs("abcdef\n", pf);
fputs("abcdef\n", pf);
fputs("abcdef\n", pf);
fputs("abcdef\n", pf);
fclose(pf);
pf=NULL;
return 0;
}运行结果：
如果不加换行符会被打在同一行
5.1.4 fgets
使用举例：
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
return 1;
}
char arr[20] = "***************";
fgets(arr, 10, pf);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}监视：
实际只能读9个字符，会保留\0的位置
使用举例：
#include<stdio.h>
int main()
{
char arr[20] = "***************";
fgets(arr, 10, stdin);
fputs(arr, stdout);
return 0;
}运行结果：
5.1.5 fprintf
...可变参数列表
使用举例：
#include<stdio.h>
struct Stu
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct Stu s = { "zhangsan",20,90.5f };
FILE* pf=fopen("data.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
return 1;
}
fprintf(pf,"%s %d %.1f", s.name, s.age, s.score);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
5.1.6 fscanf
使用举例：
#include<stdio.h>
struct Stu
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct Stu s = {0};
FILE* pf=fopen("data.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
return 1;
}
fscanf(pf,"%s %d %f", s.name, &(s.age), &(s.score));
fprintf(stdout, "%s %d %.1f\n", s.name, s.age, s.score);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
5.1.7 fwrite
使用举例：
#include<stdio.h>
struct Stu
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct Stu s = { "Grey",20,100.0 };
FILE* pf=fopen("data.txt", "wb");
if (pf == NULL)
{
return 1;
}
//二进制形式写
fwrite(&s, sizeof(s), 1, pf);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
5.1.8 fread
使用举例：
#include<stdio.h>
struct Stu
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct Stu s = { 0 };
FILE* pf=fopen("data.txt", "rb");
if (pf == NULL)
{
return 1;
}
//二进制形式写
fread(&s, sizeof(s), 1, pf);
printf("%s %d %.1f\n", s.name, s.age, s.score);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
5.2 对比一组函数
使用举例：
#include<stdio.h>
struct Stu
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct Stu s = { "zhangsan",20,85.5f };
struct Stu tmp = { 0 };
char arr[100] = { 0 };
sprintf(arr, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);
printf("%s\n", arr);
sscanf(arr,"%s %d %f", tmp.name, &(tmp.age),&(tmp.score));
printf("%s %d %f\n", tmp.name, tmp.age, tmp.score);
return 0;
}运行结果：
使用举例：
#include<stdio.h>
struct Stu
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct Stu s = { "zhangsan",20,85.5f };
char arr[100] = { 0 };
sprintf(arr, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);
printf("%s\n", arr);
return 0;
}运行结果：
总结：
6. 文件的随机读取
6.1 fseek
根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。
1 int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );
使用举例：
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
int ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
fseek(pf,-4,SEEK_CUR);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);//a
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
改为 fseek(pf,0,SEEK_SET); 和 fseek(pf,-6,SEEK_END); 结果相同
6.2 ftell
返回文件指针相对于起始位置的偏移量
1 long int ftell ( FILE * stream );
使用举例：
#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pFile;
long size;
pFile = fopen("myfile.txt", "rb");
if (pFile == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
else
{
fseek(pFile, 0, SEEK_END);
size = ftell(pFile);
fclose(pFile);
printf("Size of myfile.txt:%ld bytes.\n", size);
}
fclose(pFile);
pFile = NULL;
return 0;
}运行结果：
6.3 rewind
让文件指针的位置回到文件的起始位置
1 void rewind ( FILE * stream );
使用举例：
#include<stdio.h>
int main()
{
int n;
FILE* pFile;
char buffer[27];
pFile = fopen("myfile.txt", "w+");
if (pFile == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
for (n = 'A'; n<='Z'; n++)
fputc(n, pFile);
rewind(pFile);
fread(buffer,1,26,pFile);
fclose(pFile);
pFile = NULL;
buffer[26] = '\0';
printf(buffer);
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函数的返回值直接来判断文件的是否结束。
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。
文本文件的例子：
#include <stdlib.h>
#include<stdio.h>
int main(void)
{
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);
}
运行结果：
打开一个名为"test.txt"的文件，然后逐个字符地读取文件内容并输出到屏幕上。在读取过程中，如果遇到I/O错误或到达文件末尾，会进行相应的处理和提示。最后关闭文件。
二进制文件的例子：
#include <stdlib.h>
#include<stdio.h>
enum { SIZE = 5 };
int main(void)
{
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);
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);
}运行结果：
将一个double类型的数组a写入到一个名为"test.bin"的二进制文件中，然后再从该文件中读取数据到另一个double类型的数组b中，并打印出数组b的内容。如果读取过程中出现错误，会进行相应的错误处理。
8. 文件缓冲区
ANSIC 标准采用“缓冲文件系统”处理数据文件，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。
代码举例：
#include <stdlib.h>
#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;
}
运行结果：
创建一个名为"test.txt"的文件，并向其中写入字符串"abcdef"。然后程序会暂停10秒，等待用户打开文件查看内容。在暂停期间，输出缓冲区中的数据尚未被刷新到文件中，因此用户打开文件时看不到任何内容。接着，程序调用fflush函数将输出缓冲区的数据刷新到文件中，此时用户再次打开文件就能看到写入的内容了。最后，程序再次暂停10秒，然后关闭文件并释放相关资源。
这里可以得出结论：
因为有缓冲区的存在，C语言在操作文件的时候，需要做刷新缓冲区或者在文件操作结束的时候关闭文件。如果不做，可能导致读写文件的问题。
总结
通过文件，C语言编写的程序可以保存数据以供后续使用或在不同程序间共享。C语言还提供了一系列标准输入输出函数（如fopen, fclose, fread, fwrite等），这些函数包含在头文件stdio.h中，用于打开、关闭、读写及操作文件。利用这些函数，开发者可以实现对文件的各种操作。C语言的文件处理功能依据是否设置缓冲区分为两种。设置缓冲区的方式通过数据流来读写文件，系统会自动将磁盘上的文件信息拷贝到缓冲区内，然后程序再从缓冲区读取或写入数据。这种方式提高了读写效率。C语言的标准I/O函数具有良好的跨平台性，可以在不同操作系统之间移植和使用。作为一种底层编程语言，C语言提供了对机器级概念的访问能力，包括直接对文件进行字节级的操作。C语言也允许开发者以字符、行或二进制模式打开文件，并提供了对文件指针位置的控制，使得文件读写更加灵活和精确。C语言中的文件操作函数可以返回错误代码，允许开发者检测和处理可能发生的错误情况。在进行文件操作后，必须显式地关闭文件以释放系统资源，这是C语言编程者需要注意的资源管理方面的重要细节。
总之，文件在C语言中扮演着极为重要的角色，它不仅提供了一种机制来保存和加载数据，还使得程序能够以各种方式与外部存储介质交互，扩展了程序的功能和应用场景。同时，由于C语言提供了丰富的文件操作相关API，使得在开发过程中对文件的处理既方便又高效。
扫一扫
1923
被折叠的 条评论
为什么被折叠?
到【灌水乐园】发言
