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一、什么是文件
磁盘上的文件是文件
但是在程序设计中，我们谈到的文件分为两种 ： 1.程序文件 2.数据文件（从文件功能的角度进行分类）
1.程序文件：
包括源程序文件（后缀为.c），目标文件（windows环境下后缀为 .obj），可执行文件（ .exe）
obj（object的缩写，目标文件是我们的程序在编译的时候产生的临时文件）
2.数据文件:
文件的内容不一的是程序，当文件内容是程序运行时读写的数据时，这种文件称为数据文件。
我们这次主要讲的是数据文件
二、文件名
定义：一个文件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部分：文件路径+文件名主干+文件后缀
eg：c:\Study\20221209,txt
三、文件类型
数据文件一般分为文本文件和二进制文件。
3.1二进制文件：
数据在内存中是以二进制存储的，不加转换输出的外存的文件就是二进制文件。
二进制数据是字节序列，数字123的二进制表示是01111011，如果用二进制格式形式存储，char、short、int、long都可以存储123
存储方式分别如下：
char 存储
01111011
short 存储
00000000 01111011
int 存储
00000000 00000000 00000000 01111011
long 存储
00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 01111011
3.2文本文件：
如果在外存上以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。
文本数据由字符串组成，存放了每个字符的 ASCII 码值，每个字符占一个字节，每个字节存放一个字符
比如数字 123，如果用文本格式存放，数据内容是’1’、‘2’、‘3’ 三个字符，占三个字节
表格形式：
字符 ‘1’ ‘2’ ‘3’
ASCII(十进制) 49 50 51
ASCII(二进制) 00110001 00110010 00110011
以ASCII字符型形式存储就指的是将数据看成字符，然后以字符的ASCII码值存储。
四、文件类型的指针
数据文件的处理是采用“缓冲文件系统”来处理数据文件的。系统会自动给程序中正在使用的数据文件在内存上开辟一个缓冲区，程序输出时将数据输入缓冲区，缓冲区满后输出到磁盘；程序输入时先从磁盘上读取一批数据放入内存，然后再根据需要一个个输入到程序数据中。这样做可以提高数据读写效率，因为内存上的数据读写速度更快。
缓冲文件系统中，每个正在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，这些信息存放在一个结构体（FILE）中，在这里我们不用过分关注这些信息都是什么，我们的重点是如何进行文件读写。总结就是：我们进行操作的文件是FILE类型，我们在操作文件的时候创建一个FILE*指针来操作。
操作文件的时候，C语言为文件分配一个信息区，该信息区包含文件描述信息、缓冲区位置、缓冲区大小、文件读写到的位置等基本信息，这些信息用一个结构体来存放（struct _IO_FILE），FILE结构体和对文件操作的库函数在 stdio.h 头文件中声明的
打开文件的时候，fopen 函数中会动态分配一个FILE结构体大小的内存空间，并把FILE结构体内存的地址作为函数的返回值，程序中用FILE结构体指针存放这个地址
关闭文件的时候，fclose 函数除了关闭文件，还会释放FILE结构体占用的内存空间
FILE结构体指针习惯称为文件指针
关于VS2013编译环境提供的stdio.h头文件中有以下的文件类型申明
typedef struct _iobuf {
char* _ptr; //文件输出的下一个位置
int _cut; //当前缓冲区的相对位置
char* _base; //指基础位置，文件的起始位置
int _flag; //文件标志
int _file; //文件有效性检查
int _charbuf; //检查缓冲区状况，如果无缓冲区则不读取
int _bufsiz; //文件的大小
char* _tmpfname; //临时文件名
}FILE;
五、文件操作
5.1 文件打开
文件的打开函数：
FILE *fopen( const char *filename, const char *mode )
参数：filename是文件名，mode是打开模式
返回值：FILE*类型的指针。文件打开或者创建之后，返回指向文件的指针，相当于建立了与该文件的联系；如果返回空指针说明出错。
作用：打开或者建立一个文件
下表是mode参数的选择：
不用去死记硬背 read简写r、write简写w、append简写a罢了
有的说打开文本文件的方式要用"rt"、“wt”、“at”、“rt+”、“wt+”、“at+”，"t"是text的简写，“t"可以省略不写
有的说打开二进制文件的方式要用"rb”、“wb”、“ab”、“rb+”、“wb+”、“ab+”，"b"是binary的简写
5.2 文件关闭
文件关闭函数
int fclose( FILE *stream );
参数： stream指的是指针变量
返回值： 关闭成功返回0，失败返回EOF
作用：关闭文件，将文件数据写入磁盘，可以防止文件一直被独占打开，防止数据丢失。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
FILE* fp = 0; //定义文件指针fp
// 以只读的方式打开文件
if ((fp = fopen("/study/20221209/20221209练习.c", "r")) == 0)
{
printf("文件打开失败\n");
return -1;
}
fclose(fp);
return 0;
}
结果
注意事项：
调用 fopen 打开文件的时候，一定要判断返回值，如果文件不存在、或没有权限、或磁盘空间满了，都有可能造成打开文件失败
文件指针是调用 fopen 的时候，系统动态分配了内存空间，函数返回或程序退出之前，必须用 fclose 关闭文件指针，释放内存，否则后果严重
如果文件指针是空指针或野指针，用 fclose 关闭它相当于操作空指针或野指针，后果严重
六、文本文件的读写
关于上述函数的命名需要解释一下：这块的输入指的是从磁盘到内存的输入（或者是从键盘到内存的输入），输出指的是从内存到磁盘的输出（或者是从内存到终端的输出）。举例来说，文件中的数据是放在磁盘上的，程序产生的数据在内存上，最终我们要将数据输出到磁盘中，要是想得到数据，那么就要从磁盘输入到内存中。
总结：输入输出的对象是内存。输入是往内存中输入，输出是从内存中输出。
6.1 fputc()
函数原型：
int fputc( int c, FILE *stream );
返回值：int型的字符（字符的ASCII值），获取失败了返回EOF
作用：在文件中写入一个字符。(从内存往文件输出一个字符)
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w"); // 以只写的方式打开文件test.txt，如果文件未定义，那么创建该文件再写入
if (pf == NULL) // 判断是否打开成功
{
perror("fopen");
return -1;
}
// 写文件
fputc('a', pf);
fputc('b', pf);
fputc('c', pf);
fputc('d', pf);
fputc('e', pf);
fputs("\nHello world!\n", pf);
// 关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
结果
6.2 fgetc()
函数原型：
int fgetc( FILE *stream );
参数： stream是指向要操作的文件的指针变量
返回值：int型的字符（字符的ASCII值），获取失败了返回EOF
作用：读取文件中的一个字符。(从文件往内存中输入一个字符)
举例：对数据进行顺序读取
还是对上面创建的test.txt文件进行操作
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.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);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
// 关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
结果
上述代码是对test.txt文件中的内容进行顺序读取，是从文件中的第一个字符开始一个一个往后读取。
6.3 fputs()
函数原型：
int fputs( const char *string, FILE *stream );
参数：string是要写入到文件中的字符串的指针变量；stream是指向要操作的文件的指针变量
返回值：成功返回一个非负整数；出错返回EOF
作用：在文件中写入一行字符。（从内存往文件中输出一行字符）
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return -1;
}
//写入数据时，需要将fopen第二个参数为"w"
fputs("hello, world\n", pf); // 写一行
fputs("hello, world\n", pf);
// 关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
结果
6.4 fgets()
函数原型：
char *fgets( char *string, int n, FILE *stream );
参数：与fputs的区别是多了一个参数n，这参数是要读取的最大字符数
返回值：返回指向读取到的字符串的指针；返回NULL以指示错误或遇到文件结束条件
作用：从文件中读取n个字符。（文件中的数据输入到内存中）
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return -1;
}
char str[20] = { 0 };
fgets(str, 13, pf);
printf("%s\n", str);
// 关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
结果
在上面的代码中，hello, world总共12个字符，因为读取结果是以字符串形式返回，所以最后面需要加’\0’，因此我们要读取所有字符的话fgets()函数的第二个参数应该写13。
6.5 fprintf（）
fprintf函数的声明如下：
int fprintf(FILE *fp, const char *format, ...);
f参数：stream是指向要写入的文件的指针；format是格式控制字符串；argument选择性参数
返回值：成功返回写入的字节数；失败返回负值
#include <stdio.h>
struct Stu
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct Stu s = { "zhangsan", 20, 66.5f };
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
// 格式化写入文件
fprintf(pf, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);
// 关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
结果
6.6 fscanf()
往内存中格式化输入
函数原型：
int fscanf( FILE *stream, const char *format [, argument ]... );
参数：stream是指向要读取的文件的指针；format是格式控制字符串；argument选择性参数
返回值：返回成功转换和分配的字段数；返回值不包括已读取但未分配的字段。返回值0表示未分配任何字段。如果发生错误或者到达文件流的末尾，则返回EOF
#include <stdio.h>
struct Stu
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
struct Stu s = { 0 };
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
// 格式化输入内存
fscanf(pf, "%s %d %f", s.name, &(s.age), &(s.score));
// 打印
printf("%s %d %f\n", s.name, s.age, s.score);
// 关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
结果
6.7 fwrite()
函数原型：
size_t fwrite( const void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );
参数：buffer是指向要写数据的存储位置的指针；size是写的项目的单位大小（比如说要读取int型的数据，那么一个单位就是4个字节）；count是写入项目的最大个数；stream是指向要写入的文件的指针
返回值：fwrite返回实际写入的完整项目数，如果发生错误，该数字可能小于count。此外，如果发生错误，则无法确定文件位置指针。
#include <stdio.h>
struct Stu
{
char name[20];
int age;
float score;
};
// 写文件
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.dat", "wb");
if (pf == NULL)
{
perror("open file for writing");
return 1;
}
struct Stu s = { "张三", 22, 99.5f };
// 写文件
fwrite(&s, sizeof(struct Stu), 1, pf);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
结果
6.8 fread()
函数原型：
size_t fread( void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );
参数：buffer是指向要读取数据的存储位置的指针；size是读取的项目的单位大小（比如说要读取int型的数据，那么一个单位就是4个字节）；count是读取项目的最大个数；stream是指向要读取的文件的指针
返回值：fread返回实际读取的项目数，如果发生错误或在达到count之前遇到文件结尾，则可能小于count，使用feof或ferror函数区分读取错误和文件结束情况。如果size或count为0，则fread返回0，并且缓冲区内容不变。
#include <stdio.h>
struct Stu
{
char name[20];
int age;
float score;
};
// 读文件
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.dat", "rb");
if (pf == NULL)
{
perror("open file for reading");
return 1;
}
struct Stu s = { 0 };
// 读文件
fread(&s, sizeof(struct Stu), 1, pf);
// 打印出来看一下读取结果是否正确
printf("%s %d %f", s.name, s.age, s.score);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
结果
总结：
scanf 是针对标准输入的格式化输入语句
printf 是针对标准输出的格式化输出语句
fscanf 是针对所有输入流的格式化输入语句
fprintf 是针对所有输出流的格式化输入语句
sscanf 是将字符串转化为格式化数据
sprintf 是将格式化数据转换为字符串
七、文件的随机读写
上面讨论的都是对于文件的顺序读写，程序运行时我们每读取一个数据，文件中的指针就会按照顺序往后移动。因此，要想在文件中的任意位置进行读写，我们需要控制文件中的指针移动。
7.1 fseek()
函数原型：
int fseek( FILE *stream, long offset, int origin );
参数：offset是距离origin的字节数；origin是初始位置有三个可选参数：SEEK_CUR(当前位置)、SEEK_END(文件末尾)、SEEK_SET(文件开头)
返回值：如果成功fseek返回0。否则返回非零值。
作用：根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
FILE* fp = 0; //定义文件指针fp
// 以只读的方式打开文件
if ((fp = fopen("test.txt", "w+")) == 0)
{
printf("文件打开失败\n");
return -1;
}
fprintf(fp, "hello world\n");
fseek(fp, 6, SEEK_SET);
fprintf(fp, "xiaoqiu\n");
fclose(fp);
return 0;
}
结果
7.2 ftell()
函数原型：
long ftell( FILE *stream );
ftell是和上面的fssek函数内容相互照应，它能知道当前位置相对于起始位置的偏移量是多少。
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
return 1;
}
fputs("ABEDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ", pf);
int ret = ftell(pf); // 返回指针与初始位置的偏移量
printf("对于文件开头的偏移量为：%d\n", ret);
fputs("hello", pf);
// 关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
结果
7.3 rewind()
函数原型：
void rewind( FILE *stream );
rewind是用来回到起始位置，当我们已经不知道文件指针的位置时，就可以用这个函数来回到起始的位置。
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
return 1;
}
fputs("ABEDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ", pf);
// 然后测试rewind,目标是在文件开头插入“hello ”
rewind(pf);
fputs("hello", pf);
// 关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
结果
八、文件读取结束的判定
文件结束有两个原因：1.就是文件读取到末尾。 2.就是文件读取错误，失败了从而结束。
feof函数会告诉我们文件读取结束的原因，而不能用feof函数的返回值直接用来判断文件的是否结束。
ferror函数会告诉我们文件读取失败时的原因。
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