C语言---文件操作及文件操作函数详解

本章重点

1. 为什么使用文件
2. 什么是文件
3. 文件的打开和关闭
4. 文件的顺序读写
5. 文件的随机读写
6. 文本文件和二进制文件
7. 文件读取结束的判定
8. 文件缓冲区

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🍑 为什么使用文件？

从本专栏第一篇博客起到现在，我们写过的所有的程序，包括扫雷、三子棋、通讯录，它们的运行都是一次性的。当运行程序时，我们所写入和输出的内容都是存储于计算机内存中的，当程序运行结束就会消失。当重启程序，我们还得重新开始操作，这无疑是不合理的。

纵观我们计算机上的所有东西，都是以文件形式保存在计算机硬盘中。C语言中的文件操作就可以让我们把目标内容、数据存储到计算机硬盘上，这样程序结束运行时数据仍然保留在硬盘。当重启程序，可以再从指定硬盘位置读取数据内容。

通过文件操作，我们实现了数据的存储与读取，实现了内容的持久化！

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🍑 什么是文件？

磁盘上的文件是文件。
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）。

1.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）。

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。

本章讨论的是数据文件。
在以前各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。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把数据读取到内存中使用，这里处理的就是磁盘上文件。

3.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。

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🍑 文件的打开和关闭

🍌 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，VS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。

下面举例创建一个文件指针变量：

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找到与它关联的文件。

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🍌 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。

fopen和fclose函数原型:

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

fopen，其中：
filename表示文件名，可以是本项目内的文件名，活或者项目外硬盘其他地方某个文件的文件路径+文件名。当使用文件路径的时候，需注意文件路径中的\符号，单个\会被识别为转义字符，应该用两个\\！
mode表示文件打开的模式。详见后表。

//关闭文件函数：
int fclose( FILE *stream );

stream就是打开文件时用来接收指向文件结构体的地址的指针。

文件打开模式：

表源：https://www.cnblogs.com/kangjianwei101/p/5220021.html

文件操作示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
   
	//打开文件：
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
   
		perror("fopen:");
		return -1;
	}
	
	//
	//业务处理
	//

	//关闭文件：
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

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🍑 文件的顺序读写函数

文件的顺序读写函数列表：

各函数介绍：

🍌 fgetc函数

函数原型：

int fgetc( FILE *stream );

该函数作用是从文件流或者标准输入流stdin(键盘)中读取一个字符。如果正常读取返回该字符的ASCII码。所以是int类型函数。
如果读取错误或者读取结束则会返回EOF，EOF是-1，因此也说明这里必须要用int类型返回值！

使用举例：

int main()
{
   
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");	//打开一个文件
	if (pf != NULL)	//判断是否打开成功
	{
   
		printf("%c", fgetc(pf));    //从文件中读取一个字符
		fclose(pf);	//关闭文件
		pf = NULL;
	}
	return 0;
}

输出结果：

因为我们文件中存放的是：

所以读出来一个h字符。

注意：当我们使用一次这个函数后，指向这个文件的指针会自动向后偏移一位 。所以在第一次使用后再使用一次，则读取到的是’e’字符！

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🍌 fputc函数

函数原型：

int fputc( int c, FILE *stream );

该函数的作用是将一个ASCII码值为c的字符，输出写入到流stream中，这个流可以是文件，也可以是标准输出流stdout（屏幕）。

如果写入成功，则返回写入字符的ASCII码；
如果写入失败，返回EOF。

使用举例：

int main()
{
   
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");	//打开一个文件
	if (pf != NULL)	//判断是否打开成功
	{
   
		int ret = fputc('a', pf);//将字符a写入pf指向的文件test.txt中
		printf("%c\n", ret);//将fputc的返回值打印在屏幕上
		fclose(pf);	//关闭文件
		pf = NULL;
	}
	int ret = fputc('b', stdout);//将字符b写入到标准输出流（屏幕）
	return 0;
}

屏幕输出结果：

文件输出结果：

可以看到，以只读“w”形式打开文件后，文件中的内容被清空，重新写入了a字符。

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🍌 fgets函数

函数原型：

char *fgets( char *string, int n, FILE *stream );

这个函数的作用是从流中读取一个字符串。

其中：
string：类型char*，存储数据的地址
n：类型int，最大读取的数量
stream：类型FILE*，为想要从中写入数据的文件指针，指针类型为FILE*

该函数将从stream流中读取n个字符放入到string中。

注意：
虽然该函数的第二个参数为n，表示会读取n个字符，但是在实际读取中，只会读取n-1个字符，因为会自动将第n个字符换为’\0’。

该函数的返回值类型为char*，返回这个字符串的首地址，如果读取错误或者读到文件末，则返回NULL，可用feof函数来进行判断是读取错误还是读到文件末。

使用举例：

我们事先在文件中写入hello单词。

int main()
{
   
	FILE