【C进阶】文件操作（1）

目录

1、为什么使用文件

2、什么是文件

    （1）程序文件

    （2）数据文件

    （3）文件名

3、文件的打开和关闭

    （1）文件指针

    （2）文件的打开和关闭

4、文件的顺序读写

   （一）fgetc和fputc

              fgets和fputs

              fscanf和fprintf

              fread和fwrite

   （二）对比一组函数

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1、为什么使用文件

• 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。防止数据的丢失。

2、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）。

• 如图：

上图中，test.c文件就是程序文件

• 解释可执行程序：

我们随便写一串代码：

#include<stdio.h>
int main()
{
	printf("hehe\n");
	return 0;
}

运行后，会出现一个Debug文件夹

 点进去的后缀为.exe的就是可执行程序，即程序文件

•  解释目标文件：

   上图以后缀.obj命名的文件就是目标文件，这是程序在编译时产生的临时文件

（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。

• 如图：

 上图中，test.txt文件是我自己创建出来的，它就是数据文件 

• 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

1. c:\code\  ---> 文件路径
2. test         ---> 文件名主干
3. .txt          ---> 文件后缀

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

（1）文件指针

 在缓冲文件系统中，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.

• 比如：

•  示例：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。

• 下面我们可以创建一个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：

• 再比如：

（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。

//打开文件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
//关闭文件
int fclose ( FILE * stream );

fopen参数含义：

• 参数1：文件名
• 参数2：文件打开方式

打开方式如下：

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
"a"（追加）	向文本文件尾添加数据	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

• 例如：

在举例之前，先把原先创建的test.txt文件给删掉，以此来验证文件使用方式的具体含义。

•  先拿"w"举例：

#include<stdio.h>
int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	//……
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

程序运行后，我们会看到确实创建了一个叫test.txt的文件：

• 但是若用"r"举例时 ：如果test.txt本身不存在，则程序报错

4、文件的顺序读写

具体讲解之前，需要先谈一下流的概念：

• C语言程序，只要运行起来，就默认打开了3个流：

1. stdin - 标准输入流 - 键盘
2. stdout - 标准输出流 - 屏幕
3. stderr - 标准错误流 - 屏幕

上述三个都是FILE*的

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	fprintf	所有输出流
二进制输入	fread	文件
二进制输出	fwrite	文件

（一）fgetc和fputc

•  fputc：

•  示例：

#include<stdio.h>
int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fputc('b', pf);
	fputc('i', pf);
	fputc('t', pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

当我们用记事本打卡test.txt文件时，发现确实已经写入了bit

•  fputs也可以向屏幕输出：

#include<stdio.h>
int main()
{
	fputc('b', stdout);
	fputc('i', stdout);
	fputc('t', stdout);
	return 0;
}

• fgetc：

首先，我们给test.txt文件中重新放入abcdef这串字符

• 使用fgetc从文件流中读取数据

#include<stdio.h>
int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	int ret = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ret);
	ret = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ret); 
	ret = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ret);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

•  fgetc也可以从标准输入流键盘上读取：

#include<stdio.h>
int main()
{
	int ret = fgetc(stdin);
	printf("%c\n", ret);
	ret = fgetc(stdin);
	printf("%c\n", ret);
	ret = fgetc(stdin);
	printf("%c\n", ret);
	return 0;
}

 上述是一个一个字符的读或写，也可以一行一行的读或写

fgets和fputs

• fputs：

#include<stdio.h>
int main()
{
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件 - 按照行来写
	fputs("abcdef\n", pf);
	fputs("qwertyuiop\n", pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

当我们打开test.txt文件时，那两行字符串已经被输入进去：

•  fgets：

 n表示读取的最大个数

#include<stdio.h>
int main()
{
	char arr[10] = { 0 };
	//打开文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件 - 按照行来写
	fgets(arr, 4, pf);
	printf("%s\n", arr);
	fgets(arr, 4, pf);
	printf("%s\n", arr);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

 这里面虽然n表示读取的最大个数，但是最后一个要放\0，所以即使这里n=4，但实际每次输出只有3个字符，最后一个是\0，而且要在一行读完了才能到下一行。

fscanf和fprintf

• fprintf：

#include<stdio.h>
struct S
{
	char arr[10];
	int num;
	float sc;
};
int main()
{
	struct S s = { "abcdef",10,5.5f };
	//对格式化数据进行写文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fprintf(pf, "%s %d %f", s.arr, s.num, s.sc);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

• 当我们运行程序后，打开test.txt文件：

此时就已经把一个格式化的数据写进了文件里头。

那文件的信息可不可以把它读出来？读出来且还原成那个结构体，此时用到fscanf：

• fscanf：

#include<stdio.h>
struct S
{
	char arr[10];
	int num;
	float sc;
};
int main()
{
	struct S s = { "abcdef",10,5.5f };
	//对格式化数据进行写文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	fscanf(pf, "%s %d %f", s.arr, &(s.num), &(s.sc));
	//打印
	printf("%s %d %f", s.arr, s.num, s.sc);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

•  运行如下：

fread和fwrite

接下来是二进制的读写

• fwirte：

 

#include<stdio.h>
struct S
{
	char arr[10];
	int num;
	float sc;
};
int main()
{
	struct S s = { "abcdef",10,5.5f };
	//以二进制的形式写文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	fwrite(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

•  当我们打开test.txt文件时，会看到：

既然我们肉眼看不出fwrite写的什么玩意儿，那肯定有能看懂的，此时用到fread：

• fread： 

#include<stdio.h>
struct S
{
	char arr[10];
	int num;
	float sc;
};
int main()
{
	struct S s = { 0 };
	//以二进制的形式读文件
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (NULL == pf)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	fread(&s, sizeof(struct S), 1, pf);
	printf("%s %d %f\n", s.arr, s.num, s.sc);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

• 运行后：

 由此可见：fread和fwrite是一对儿的，fwrite写，fread读。

（二）对比一组函数

sscanf和sprintf是比较特殊的：

•  sprintf：把一个格式化的数据，转换城字符串

•  举例：

#include<stdio.h>
struct S
{
	char arr[10];
	int num;
	float f;
};
int main()
{
	struct S s = { "hello",20,5.5f };
	char buf[100] = { 0 };
	//sprintf 把一个格式化数据转换成字符串
	sprintf(buf, "%s %d %f", s.arr, s.num, s.f);
	printf("%s\n", buf);
	return 0;
}

•  sscanf：从一个字符串中读取一个格式化的数据

#include<stdio.h>
struct S
{
	char arr[10];
	int num;
	float f;
};
int main()
{
	struct S s = { "hello",20,5.5f };
	struct S tmp = { 0 };
	char buf[100] = { 0 };
	//sprintf 把一个格式化数据转换成字符串
	sprintf(buf, "%s %d %f", s.arr, s.num, s.f);
	printf("%s\n", buf);
	//从buf字符串中还原出一个结构体数据
	sscanf(buf, "%s %d %f", tmp.arr, &(tmp.num), &(tmp.f));
	printf("%s %d %f", tmp.arr, tmp.num, tmp.f);
	return 0;
}