C语言文件操作详解

1.为什么使用文件

我们平时写代码所记录的信息当程序退出的时候，数据自然就不存在了，等下次运行程序的时候，数据又得重新录入，如果使用这样的程序就很难受。我们在想怎样才能让信息永久记录下来，只有我们自己选择删除数据的时候，数据才不复存在呢？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。使用文件我们可以将数据直接存放在电脑的硬盘上，做到了数据的持久化。

2.什么是文件

磁盘上的文件是文件。

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

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

我们写C程序时所使用的scanf、printf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

2.3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： D:\steam\music

为了方便起见，文件标识常被称为文件名。

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

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。

举个栗子，创建个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

3.2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

3.2.1 fopen库函数

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

3.2.1.1函数讲解

1.函数参数：filename：包含要打开的文件名的C字符串（它的值应该遵循运行环境的文件名规范，可以包含路径）

mode: 包含文件访问模式的C字符串

2.返回值：如果文件被成功打开，该函数返回一个指向file对象的指针，可用于未来操作中识别流，否则返回NULL指针

3.返回的指针可以通过调用fclose或freopen从文件中解关联。所有打开的文件在正常程序终止时自动关闭

4.头文件#include <stdio.h>

3.2.2 fclose库函数

int fclose ( FILE * stream );

3.2.2.1函数讲解

1.函数参数：stream: 指向FILE对象的指针，该对象指定要关闭的流

2.如果流成功关闭，则返回零值。如果失败，则返回EOF

3.头文件#include <stdio.h>

3.2.3文件打开方式

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，打开一个已经存在的文本文件 出错

“w”（只写） 为了输出数据打开一个文本文件 建立一个新的文件夹

“a”（追加） 向文本文件尾添加数据 建立一个新的文件夹

“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 建立一个新的文件夹

“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，在文件尾进行都和写 建立一个新的文件

3.2.4代码运用

#include <stdio.h>
int main()
{
  //打开文件
  //FILE* pf = fopen("D:\\code\\test.txt", "w");//绝对路径
  //打开D盘下的code文件夹中的test.txt时，在内存中映射了一块有关此文件的文件信息区，
  //这个文件信息区的类型是FILE结构体类型，然后把地址给到pf文件指针，就可以通过pf指针来访问这块文件信息区

  FILE* pf = fopen("text.txt", "w");//相对路径（此项目中）
  if (pf == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }

  //写文件
  //......

  //关闭文件
  //关闭文件就是指通过这个文件指针关闭这个文件信息区，进而关闭此文件
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}

4.文件顺序读写

4.1函数整理

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

格式化输入函数 fscanf 所有输入流

格式化输出函数 printf 所有输出流

二进制输入 fread 文件

二进制输出 fwrite 文件

对任何一个C程序只要运行起来就会默认打开3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

三者的类型都是 FILE*

例如：

scanf(…)等价于fscanf(stdin,…)

printf(…)等价于fprintf(stdout,…)

4.2函数介绍及运用

4.2.1 fputc库函数

int fputc ( int character, FILE * stream );

4.2.1.1函数讲解

1.函数功能：将字符顺序写入流

2.函数参数：str: 包含要写入流的内容的C字符串；stream: 指向标识输入流的FILE对象的指针

3.返回值：如果成功，则返回非负值，如果发生错误，该函数返回EOF并设置错误指示符(ferror)

4.头文件：#include <stdio.h>

4.2.1.2代码运用

//按照顺序写字符
int main()
{
  //打开文件
  FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
  if (NULL == pf)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //写文件
  int i = 0;
  for (i = 0; i < 26; i++)
  {
    fputc('a' + i, pf);
  }
  //关闭文件
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}

4.2.2 fgetc库函数

int fgetc ( FILE * stream );

4.2.2.1函数讲解

1.函数功能：从流中顺序获取字符

2.函数参数：stream：指向标识输入流的FILE对象的指针

3.返回值： 如果读取正常，会返回读取到字符串的ASCII值；如果读取失败，会返回EOF

4.如果调用时流位于文件末尾，则函数返回EOF并为流设置文件末尾指示符,如果发生读错误，该函数返回EOF并为流设置错误指示符

5.头文件#include <stdio.h>

4.2.2.2代码运用

int main()
{
  //打开文件
  FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
  if (NULL == pf)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //读文件
  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：

这里读取的是上述代码中写入文件的内容

4.2.3 fputs库函数

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

4.2.3.1函数讲解

1.函数功能：将字符串（文本行）顺序写入流

2.函数参数：str: 包含要写入流的内容的C字符串；stream: 指向标识输入流的FILE对象的指针

3.返回值：如果成功，则返回非负值；如果发生错误，该函数返回EOF并设置错误指示符(ferror)

4.头文件：#include <stdio.h>

4.2.3.2代码运用

//按照顺序写文本行
int main()
{
  FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
  if (NULL == pf)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //写文件-一行行的写
  fputs("hello\n", pf);
  fputs("world\n",pf);

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

运行结果：

4.2.4 fgets库函数

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

4.2.4.1函数讲解

1.函数功能：从流中顺序获取字符串（文本行）

2.函数参数：str: 指针插入到一个字符数组中，读取的字符串在其中被复制；num: 要复制到str的最大字符数(包括终止的空字符，即’\0’)；stream: 指向标识输入流的FILE对象的指针。

3.返回值：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，返回的是NULL

4.如果读取字符时遇到文件结束符，则设置EOF指示符。如果在读取任何字符之前发生这种情况，则返回的指针是空指针(并且str的内容保持不变)。如果发生读错误，则设置错误指示符(ferror)并返回空指针(但str所指向的内容可能已更改)

5.每次只会读取一行，不管你从流中拿多少字符，每次只会从这一行里面拿，如果超出了这一行的元素个数，它依旧是从这一行中拿数据，不会从下一行行拿

6.头文件：#include <stdio.h>

代码运用：

int main()
{
  //打开文件
  FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
  if (NULL == pf)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //读文件 -> 一行行的读
  
  //char arr[5] = "####";
  //fgets(arr, 5, pf);
  //printf("%s", arr);//打印 hell，没有o是因为后面还有个'\0',为hello\0，所以空间要给足
  
  char arr[20] = "######";
  fgets(arr, 20, pf);
  printf("%s", arr);//hello
  fgets(arr, 20, pf);
  printf("%s", arr);//world
  //关闭文件
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}

运行结果：

这里读取的是上述代码中写入文件的内容

4.2.5 fprintf库函数

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

4.2.5.1函数讲解

1.函数功能：将格式化的数据写入流

2.函数参数：stream: 指向标识输出流的FILE对象的指针 ；format：C字符串，包含要写入流的文本。它可以有选择地包含嵌入的格式说明符，这些说明符将被后续附加参数中指定的值替换并按要求格式化

3.返回值：如果成功，则返回写入的字符总数； 如果发生写错误，则设置错误指示符(ferror)并返回负数。如果在写入宽字符时发生多字节字符编码错误，则errno设置为EILSEQ并返回负数

4.头文件：#include <stdio.h>

4.2.5.2代码运用

//写一个结构体数据
struct S
{
  char name[20];
  int age;
  float score;
};
int main()
{
  struct S s = { "zhangmazi",20,88.8f };
  //把s中的数据写到文件中
  FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
  if (NULL == pf)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //写文件

						

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