【C】语言文件操作（一）

已于 2022-11-12 16:34:36 修改
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分类专栏： 【C语言--从入门到大佬】 文章标签： c语言 开发语言
于 2022-11-11 15:25:50 首次发布
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本文介绍了C语言中文件操作的基础知识，包括为什么使用文件、文件的类型、文件名、文件的打开与关闭、顺序读写。通过示例代码详细讲解了fopen、fclose、fputc、fgetc、fputs、fgets等函数的用法，以及文件读写的基本流程。强调了数据持久化的重要性，并对比了文本文件和二进制文件的区别。

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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

因内容比较多，为方便大家吸收，这一篇只介绍1，2，3，4的内容，

剩下内容将放到【C】语言文件操作 （二）中介绍

文章目录

1.为什么使用文件

使用文件可以将数据直接存放在电脑的硬盘上，使数据持久化。

例如通讯录的程序，当通讯录运行起来的时候，可以给通讯录中增加、删除数据，此时数据是存放在内存中，当程序退出的时候，通讯录中的数据自然就不存在了，等下次运行通讯录程序的时候，数据又得重新录入，如果使用这样的通讯录就很难受。
我们在想既然是通讯录就应该把信息记录下来，只有我们自己选择删除数据的时候，数据才不复存在。
这就涉及到了数据持久化的问题，我们一般数据持久化的方法有，把数据存放在磁盘文件、存放到数据
库等方式。

2.什么是文件

文件：即磁盘上的文件
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）。

2.1 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）。

2.2 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。

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。

在这里插入图片描述

2.3 文件名 （文件标识file name）

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。

在程序中往往需要写两个\\，前面的\作为转义字符

3.文件的打开和关闭

3.1 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。该结构体类型是有系统
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。
我们可以创建一个FILE*的指针变量:

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。
比如：

3.2 文件的打开和关闭

如何将大象放入冰箱，打开冰箱->放入大象->关上冰箱

对于文件的操作类似，打开文件->读写文件->关闭文件

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 );//filename文件名   mode打开方式
//关闭文件
int fclose ( FILE * stream );参数要关闭的FILE对象的指针

打开方式如下：

“r”（只读）为了输入数据，打开一个已经存在的文本文件出错
“w”（只写）为了输出数据，会覆盖原数据打开一个文本文件建立一个新的文件
“a”（追加）向文本文件尾添加数据，原数据不会删除建立一个新的文件
“rb”（只读）为了输入数据，打开一个二进制文件出错
“wb”（只写）为了输出数据，打开一个二进制文件建立一个新的文件
“ab”（追加）向一个二进制文件尾添加数据出错
“r+”（读写）为了读和写，打开一个文本文件出错
“w+”（读写）为了读和写，建；立一个新的文件建立一个新的文件
“a+”（读写）打开一个文件，在文件尾进行读写建立一个新的文件
“rb+”（读写）为了读和写打开一个二进制文件出错
“wb+”（读写）为了读和写，新建一个新的二进制文件建立一个新的文件
“ab+”（读写）打开一个二进制文件，在文件尾进行读和写建立一个新的文件

实例代码：

#include<stdio.h>
int main()
{
	//打开文件
	//相对路径，文件在运行程序的路径下打开
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");//w打开方式为只写，需要注意的是这里是双引号

	//绝对路径,文件在输入的路径下打开,运行的前提是该路径存在
	//FILE* pf = fopen("c:\\code\\test.txt", "w");
	
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf == NULL;

	return 0;
}

4.文件的顺序读写

功能函数名适用于
字符输入函数fgetc所有输入流
字符输出函数fputc所有输出流
文本行输入函数fgets所有输入流
文本行输出函数fputs所有输出流
格式化输出函数fprintf所有输出流
格式化输入函数fscanf所有输入流
二进制输入fread文件
二进制输出fwrite文件

4.1 函数介绍：

fputc字符输出函数

fputc

int fputc ( int character, FILE * stream );
//FILE * stream文件流（文件指针指向的数据），int character输出的字符

示例：

int main()
{
	//打开文件
	//相对路径，文件在运行程序的路径下打开
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");//w打开方式为只写，需要注意的是这里是双引号

	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fputc('a', pf);
	fputc('b', pf);
	fputc('c', pf);

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

	//关闭文件
	fclose(pf);//
	pf == NULL;

	return 0;
}

上面代码运行后我们打开出现的test.txt文件

文件内容：

fgetc字符输入函数

fgetc

int fgetc ( FILE * stream );
  • 返回指定流的内部文件位置指示符当前指向的字符。然后，内部文件位置指示器将前进到下一个字符。
  • 如果调用时流位于文件末尾，则该函数返回EOF。
  • 如果发生读取错误，该函数将返回EOF并为流设置err指针。
int main()
{
	//打开文件
	//相对路径，文件在运行程序的路径下打开
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//r只读

	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件//多次读取，结果会向后偏移

	int i = 0;
	for (i = 0; i < 26; i++)
	{
		int ch = fgetc(pf);
		printf("%c", ch);
	} 
 
	//关闭文件
	fclose(pf);//
	pf == NULL;

	return 0;
}

读出结果：

因为调用时流如果位于文件末尾，则该函数返回EOF。

所以我们可以对代码中读文件的循环操作进行改进，改进后可以直接将文件中的内容全部读取出来。

这里为方便大家复制代码，将改进后代码给出：

int main()
{
	//打开文件
	//相对路径，文件在运行程序的路径下打开
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//r只读

	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件//多次读取，结果会向后偏移

	//int i = 0;
	//for (i = 0; i < 26; i++)
	//{
	//	int ch = fgetc(pf);
	//	printf("%c", ch);
	//}
	//改进
	int ch = 0;
	while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)
	{
		printf("%c ", ch);
	}

	//关闭文件
	fclose(pf);//
	pf == NULL;

	return 0;
}

运行结果：

可以看到我们将文件中的内容全部打印了出来。

注意：如果进行多次读取，得到的结果会向后偏移

fputs文本行输出函数

fputs

int fputs ( const char * str, FILE * stream );

示例：

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

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

	//写文件 一行一行写
	fputs("xiaowei", pf);//如果想要换行需要在字符串中输入\n
	printf("\n");
    fputs("@T", pf);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

大概大家也注意到了换行的问题，不能用printf（“\n”）;

因为在换行时只关注内容，

所以想要换行需要在字符串中输入\n，这时可以认为\n就是内容中的一部分。

将代码中写文件的部分改为如下：

//写文件 一行一行写
	fputs("xiaowei\n", pf);
	fputs("@T", pf);

文件内容：

这就很好地实现了换行。

fgets文本行输入函数

fgets

  • fgets读取内容时会将终止符\0认为是其中的内容，实际读取的是num-1个元素，剩下一个为\0。

  • 若文本中有换行，读取时会自动认为换行符\n是其中的内容，并将其读取。

  • 下一次读取会从之前读取结束的位置开始

  • 如果读取正常，返回的是存放读取到的数据的地址

  • 如果读取失败，返回NULL

char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );

示例：

//按照顺序读取文本行
// fgets
//读到的内容将被放到指针str指向的字符数组中
//num要复制到str 的最大字符数（包括终止空字符），真正读到的字符是num-1个
int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");

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

	//读取文件一行一行读
	char arr[] = "##############";
	fgets(arr, 5, pf);
    printf{"%s",arr};
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行监视：

代码中我们给到的num的值为5，而这5个里包含\0,实际读到的内容是num-1个字符

当我们将代码中的5，改为15时，监视如下：

此时，我们发现增加了num的值，却没有读到下一行的内容，而是读取了\n和\0。

总结：

fgets读取内容时会将终止符\0认为是其中的内容，实际读取的是num-1个元素，剩下一个为\0。

若文本中有换行，读取时会自动认为换行符\n是其中的内容，并将其读取。

如何进行换行？

如上我们只需进行二次读，就可以将下一行读出，在进行第二次读取时会从第一次读取后面的位置开始。

为了方便大家复制，代码给出：

int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");

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

	//读取文件一行一行读
	char arr[] = "##############";
	fgets(arr, 15, pf);
	printf("%s", arr);
	fgets(arr, 15, pf);
	printf("%s", arr);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
fprintf格式化输出函数

fprintf

int fprintf ( FILE * stream, const char * format, ... );

观察上面fprintf和printf的定义，我们发现非常相似，仅仅相差一个FILE*steam。

示例：

//写一个结构体的数据
struct S
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct S s = { "zhangsan",20,95.5f };
	//把s中的数据写到文件中
	FILE* pf = fopen("test.txt", "a");//a是打开方式，追加
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件--fprintf,与printf类似
	fprintf(pf, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);
                                                        
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

执行后文件内容：

fscanf格式化输入函数

fscanf

int fscanf ( FILE * stream, const char * format, ... );

format是格式，data是数据

从文件流以一定的格式读取数据

如果读取正常，返回的是格式串中指定的数据的个数
如果读取失败，返回的是小于格式串中指定的数据的个数

struct S
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct S s = { "zhangsan",20,95.5f };
	//把s中的数据写到文件中
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件--fscanf,与scanf类似
	fscanf(pf, "%s %d %f", s.name, &(s.age), &(s.score));//将内容写到文件中

	printf("%s %d %f\n", s.name,s.age, s.score);//将文件中的内容读到屏幕上

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

输出结果如下：

文件操作函数作用于终端：

在这里插入图片描述

如上图，我们看到屏幕对应的是标准输出流，文件对应的是输出流，而下面的六个函数分别对应的是所有输入输出流。

那么我们对于文件操作的函数是否可以作用于屏幕呢？答案是可以的！

对键盘和屏幕操作不像文件一样有打开和关闭的操作，

  • 对任何一个c程序，只要运行起来就默认打开三个流

stdin - 标准输入流 - 键盘

stdout - 标准输出流 - 屏幕

stderr - 标准错误流 - 屏幕

这三个流的类型是FILE*类型的，就有一个FILE*的指针与流对应

那么当从键盘输入数据时就传stdin ，当从屏幕输出数据的时候就传stdout。

示例：

//scanf(……);
//fscanf（stdin,……);

//printf(……);
//fprintf(stdout,……);
int main()
{
	int ch = fgetc(stdin);
	fputc(ch,stdout);

	return 0;
}

运行：这里我们输入q，屏幕上又打印出一个q

在这里插入图片描述

fwrite二进制输出函数

fwrite

size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );

void *ptr指针指向的是要被写入的数据元素

size_t size每一个要被写的元素的大小

size_t count 写入元素的数量

FILE*stream目标文件

fread二进制输入函数

fread

size_t fread ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );

size_t size每一个要被读的元素的大小

size_t count 读取元素的数量

FILE*stream被读取的文件

示例：

//二进制输出函数fwrite
struct S
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};

int main()
{
	struct S s = { "zhangsan",20, 95.5f };
	//把s中的数据写到文件中
	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");//"wb"是以二进制形式写
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fwrite(&s,sizeof(s),1,pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

这时写到文件里的内容如下：

因为是二进制形式的所以我们无法分辨，那就需要将用机器将其识别后打印到屏幕上方便我们识别，

//二进制输入函数fread
struct S
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};

int main()
{
	struct S s = { 0 };
	//把s中的数据写到文件中
	FILE* pf = fopen("test.txt", "rb");//"rb"是以二进制形式读
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	fread(&s, sizeof(s), 1, pf);
	printf("%s %d %f\n", s.name, s.age, s.score);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

下面是识别二进制后打印到屏幕上的内容：

4.2 对比一组函数：

scanf/fscanf/sscanf
printf/fprintf/sprintf

答案如下：

定义对比：

sscanf和sprintf函数的使用
struct S
{
	char name[10];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	char buf[100] = { 0 };
	struct S tmp = { 0 };
	struct S s = { "zhangsan",20,95.5f };
	//能够把这个结构体的数据，转换成字符串
	//"zhangsan 20 95.5"
	sprintf(buf, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);//将结构体数据以指定的格式转换成字符串
	printf("%s\n", buf);//以字符串的形式打印结构体

	//能否将buf中的字符串，还原成一个结构体数据呢？
	sscanf(buf,"%s %d %f", tmp.name, &(tmp.age), &(tmp.score));

	printf("%s %d %f", tmp.name, tmp.age, tmp.score);//以结构体的形式打印字符串
	return 0;
}

应用场景：

结语：

这里我们关于前半部分的内容就介绍完了，后半部分马上会更
文章中某些内容我们之前有介绍，所以只是一笔带过，还请谅解。
希望以上内容对大家有所帮助👀，如有不足望指出🙏
在这里插入图片描述


前路漫漫，加油！！

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