C专项——文件操作

一、文件基本知识

1、文件定义及分类

在程序设计中，一般说到的文件有两种：程序文件、数据文件。

• 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（windows环境后缀为.exe）。
• 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。

本篇文章里的文件操作就是数据文件的操作。数据文件又包括了两种：文本文件、二进制文件。

• 二进制文件：数据在内存中以二进制的形式存储，不加转换的输出到外存
• 文本文件：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。

2、文件名

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，这个标识就是文件名。

文件名包含3部分：文件路径+文件名主干+文件后缀。例如： D:\study\code\test.txt

3、数据文件的数据在内存的存储

字符一律以ASCII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。

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（int 型）

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）

二、文件的打开关闭

1、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（一个结构体变量），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）。该结构体类型取名 FILE ，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。

一般都是通过一个指向 FILE 的指针来维护这个FILE结构的变量，这就是文件指针。

FILE* pf;//文件指针变量

2、文件的打开方式

文件使用方式	含义	如果指定文件不存在
“r”（只读）	为了输入数据，打开一个文本文件	出错
“rb”（只读）	为了输入数据，打开一个二进制文件	出错
“rb+”（读写）	为了读和写，打开一个二进制文件	出错
“r+”（读写）	为了读和写，打开一个文本文件	出错
“w”（只写）	为了输出数据，打开一个文本文件	建立一个新的文件
“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
“w+”（读写）	为了读和写，建立一个新的文本文件	建立一个新的文件
“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
“a”（追加）	向文本文件尾添加数据	出错
“ab”（追加）	向一个二进制文件尾添加数据	出错
“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
“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

发现了一个小规律（没有官方说明）：文件打开方式若包含 “w” ，或者 “a” 带 “+” ，当指定文件不存在时会新建一个文件。

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。

一般打开文件的同时，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。

使用fopen函数来打开文件，fclose来关闭文件：

• fopen函数

  FILE *fopen( const char *filename, const char *mode );
  

  形参为要打开的文件名 filename 和打开方式 mode （详见上面第 2 条），返回该文件的文件指针。

• fclose函数

   int fclose( FILE *stream );
  

  形参为要关闭的文件指针 stream ，返回值表示关闭情况（返回0表示关闭成功，关闭失败返回EOF，EOF文件结束标志）。关闭结束后记得给文件指针置空。

三、文件的读写（输入输出）

1、一些输入输出函数对比

以下函数的参数都是可变参数，即参数不确定

//标准输出流的格式化输出
int printf( const char *format [, argument]... );
//所有输出流的格式化输出
int fprintf( FILE *stream, const char *format [, argument ]...);
//把结构化数据（如结构体）转变为字符串输出到buffer这个指针指向的地址
int sprintf( char *buffer, const char *format [, argument] ... );

//标准输入流的格式化输入
int scanf( const char *format [,argument]... );
//所有输入流的格式化输入
int fscanf( FILE *stream, const char *format [, argument ]... );
//把字符串转变为结构化数据（如结构体）输入到buffer这个指针指向的地址
int sscanf( const char *buffer, const char *format [, argument ] ... );

2、顺序读写

功能	函数声明	适用于
字符输入函数	int fgetc( FILE *stream );	所有输入流
字符输出函数	int fputc( int c, FILE *stream );	所有输出流
文本行输入函数	char *fgets( char *string, int n, FILE *stream );	所有输入流
文本行输出函数	int fputs( const char *string, FILE *stream );	所有输出流
格式化输入函数	int fscanf( FILE *stream, const char *format [, argument ]… );	所有输入流
格式化输出函数	int fprintf( FILE *stream, const char *format [, argument ]…);	所有输出流
二进制输入	size_t fread( void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );	文件
二进制输出	size_t fwrite( const void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );	文件

这里的输入输出都是相对编译器说的，从文件输入到编译器，从编译器输出到文件。输入流读取到编译器上，输出流写到文件里。
stream可以是文件流（即文件指针变量），也可以是标准流（stdio、stdout(屏幕)、stdin(键盘)、stderr等）。所有的stream类型都是 FILE *。

例子（拷贝文件）：

#include <stdio.h>

int main()
{
	//拷贝文件
	int read = 0;
	FILE* pf1 = fopen("a.txt", "r");
	if (pf1 == NULL)
	{
		perror("Reading is wrong!\n");
		return 1;
	}

	FILE* pf2 = fopen("b.txt", "w");
	if (pf2 == NULL)
	{
		//若pf1打开成功，pf2打开失败，需要关闭pf1!!!
		fclose(pf1);
		pf1 == NULL;
		perror("Writting is wrong!\n");
		return 1;
	}

	//char input[50] = { 0 };
	while ((read = fgetc(pf1)) != EOF)
	{
		fputc(read, pf2);
		//fgets(input, 50, pf1);
		//fputs(input, pf2);
	}

	fclose(pf1);
	pf1 == NULL;
	fclose(pf2);
	pf2 == NULL;

	return 0;
}

例子（文本行输入输出）：

#include <stdio.h>

int main()
{
	FILE* pf;
	//写数据，文本行输出
	pf = fopen("zuo.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("Writing is wrong!");
	 	   return 1;
	}
	fputs("zuo\n", pf);
	fputs("ya\n", pf);
	fputs("wen\n", pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	//读数据，文本行输入
	char input[10] = { 0 };
	pf = fopen("zuo.txt", "r");
	if (pf == NULL)
    {
	    perror("Reading is wrong!");
		return 1;
    }
    //读下一次会接着上一次的位置继续往后读
	fgets(input, 6, pf);
	printf("%s", input);
	fgets(input, 4, pf);
	printf("%s", input);
	fgets(input, 6, pf);
	printf("%s", input);
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

以二进制方式读写文件(字符串以文本或二进制形式放到文件中显示是一样的！！)

#include <stdio.h>
struct contact
{
	int n;
	const char name[20];
	const char num[15];
};
int main()
{
	//以二进制的方式写入结构体数据
	//struct contact hum1 = { 1,"张三","0987653211" };
	//struct contact hum2 = { 2,"里斯","1234567890" };
	//FILE* pf = fopen("contact.txt", "wb");
	//if (pf == NULL)
	//{
	//	perror("Writting is wrong!");
	//	return 1;
	//}
	//fwrite(&hum1, sizeof(struct contact), 1, pf);
	//fwrite(&hum2, sizeof(struct contact), 1, pf);
	//fclose(pf);
	//pf = NULL;
	
    //读出数据
	FILE* pf = fopen("contact.txt", "rb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("Reading is wrong!");
		return 1;
	}
	struct contact hum = { 0 };
	fread(&hum, sizeof(struct contact), 1, pf);
	printf("%d %s %s\n", hum.n, hum.name, hum.num);
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

3、随机读写

• 根据文件指针起始位置 origin 和偏移量 offset 来确定文件指针

  int fseek( FILE *stream, long offset, int origin );
  

  起始位置可以是 SEEK_CUR 文件指针当前位置，SEEK_END 文件指针末尾位置，SEEK_SET 文件指针起始位置。

• 返回文件指针相对于起始位置的偏移量

  long ftell( FILE *stream );  
  

• 让文件指针的位置回到文件的起始位置

  void rewind( FILE *stream );
  

举例：

#include <stdio.h>
int main()
{
  FILE* pf = fopen("a.txt", "a");
  if (pf == NULL)
  {
  	perror("Openning is wrong!");
  	return 1;
  }
  fseek(pf, -1, SEEK_END);
  fputc('!', pf);

  int ret = ftell(pf);
  printf("%d\n", ret);

  rewind(pf);
  ret = ftell(pf);
  printf("%d\n", ret);

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

四、文件结束判定(输入流)

结束包括两种：读取失败结束、遇到文件结尾

1. feof( ) 函数和ferror( ) 函数

   int feof( FILE *stream );
   

   用于当文件读取结束的时候，根据返回值判断是读取失败结束（返回0），还是遇到文件尾结束（返回非0）。不能用feof函数的返回值直接用来判断文件的是否结束。

   int ferror( FILE *stream );
   

   无错误返回0，发生错误返回非0。

2. 文本文件读取是否结束
   fgetc 判断是否为 EOF ; fgets 判断返回值是否为 NULL.

3. 二进制文件的读取结束判断
   fread判断返回值是否小于实际要读的个数