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前言

我之前一直在想怎么把控制台输入或者输出的东西保存起来，要不然每次打开控制台都要把数据重新输入输出，显得很麻烦，不利于自己使用，这节课我就来讲讲如何把想保存的东西保存至文件中。

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正文开始

一、为什么使用文件

我前面学习结构体时，写了通讯录的程序，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。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。

二、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）。

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。
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。

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： c:\code\test.txt
为了方便起见，文件标识常被称为文件名。

三、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;

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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：

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。

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

实例代码：

int main() {
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 1;
	}
	//写文件
	for (int i = 'a'; i <= 'z'; i++)
	{
		fputc(i, pf);
	}
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

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四、文件的顺序读写

//读字符
int main() {
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		printf("%s\n", strerror(errno));
		return 1;
	}
	//读文件
	//int ch=fgetc(pf);
	//printf("%c\n",ch);
	//ch = fgetc(pf);
	//printf("%c\n", ch);
	//ch = fgetc(pf);
	//printf("%c\n", ch);
	int ch = 0;
	while (~(ch=fgetc(pf)))
	{
		printf("%c ",ch);
	}
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
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//写一行数据
int main() {
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		//printf("%s\n", strerror(errno));
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写一行数据
	fputs("\nhello rose\n",pf);
	
	//读一行数据
	char arr[20];
	fgets(arr,20,pf);//最后还要放一个'\0'
	printf("%s\n",arr);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
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struct S
{
	char arr[10];
	int age;
	float score;
};
int main() {
	struct S s = { "zhangsan",25,50.5f };
	//以二进制的形式写到文件中
	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//二进制的方式写
	fwrite(&s,sizeof(s),1,pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
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二进制写入文件就是这个样子，我们可能不认识
接下来以二进制的方式读取

struct S
{
	char arr[10];
	int age;
	float score;
};
int main() {
	struct S s = { 0 };
	//以二进制的形式读
	FILE* pf = fopen("test.txt", "rb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//二进制的方式读
	fread(&s, sizeof(s), 1, pf);
	printf("%s %d %f", s.arr, s.age, s.score);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
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4.1 对比一组函数：

scanf/fscanf/sscanf
printf/fprintf/sprintf

scanf printf标准输入输出流
fscanf

struct S
{
	char arr[10];
	int age;
	float score;
};
//读数据
int main() {
	struct S s = { 0};
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//
	fscanf(pf, "%s %d %f", s.arr, &(s.age), &(s.score));
	fprintf(stdout,"%s %d %f", s.arr, s.age, s.score);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
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fprintf

struct S
{
	char arr[10];
	int age;
	float score;
};
int main() {
	struct S s = {"zhangsan",25,50.5f};
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//
	fprintf(pf,"%s %d %f",s.arr, s.age, s.score);

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}
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执行程序后

sscanf-是把一个字符串转化为一个格式化的数据

struct S
{
	char arr[10];
	int age;
	float score;
};
int main() {
	struct S s = { 0 };
	char buf[100] = "zhangsan 20 50.500000";
	//从字符串buf获取一个格式化的数据到tmp中
	sscanf(buf, "%s %d %f", s.arr, &(s.age), &(s.score));
	printf("格式化:%s %d %f", s.arr, s.age, s.score);
	return 0;
}
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sprintf-把一个格式化的数据写到字符串中，本质是把一个格式化的数据转换成字符串

struct S
{
	char arr[10];
	int age;
	float score;
};
int main() {
	struct S s = {"zhangsan",20,50.5f};
	char buf[100] = {0};
  //把s中的格式化数据转化成字符串放到buf中
	sprintf(buf,"%s %d %f",s.arr,s.age,s.score);
	printf(buf);//字符串类型打印
	return 0;
}
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五、文件的随机读写

5.1 fseek

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。

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

//SEEK_SET 指针指向起始位置
//SEEK_CUR 指针指向当前位置
//SEEK_END 指针指向末尾位置
int main ()
{
	  FILE * pFile;
	  pFile = fopen ( "example.txt" , "wb" );
	  fputs ( "This is an apple." , pFile );
	  fseek ( pFile , 9 , SEEK_SET );
	  fputs ( " sam" , pFile );
	  fseek ( pFile , 9 , SEEK_CUR  );
	  fputs ( " sam" , pFile );
	   fseek ( pFile , 9 , SEEK_END );
	  fputs ( " sam" , pFile );
	  fclose ( pFile );
	  return 0;
}
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5.2 ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量
long int ftell ( FILE * stream );

例子：

int main ()
{
	  FILE * pFile;
	  long size;
	  pFile = fopen ("myfile.txt","rb");
	  if (pFile==NULL) perror ("Error opening file");
	  else
	 {
	    fseek (pFile, 0, SEEK_END);   // non-portable
	    size=ftell (pFile);
	    fclose (pFile);
	    printf ("Size of myfile.txt: %ld bytes.\n",size);
	  }
  return 0;
}
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5.3 rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置
void rewind ( FILE * stream );

int main ()
{
	  int n;
	  FILE * pFile;
	  char buffer [27];
	  pFile = fopen ("myfile.txt","w+");
	  for ( n='A' ; n<='Z' ; n++)
	  fputc ( n, pFile);
	  //循环结束此时指针已经指向末尾
	  rewind (pFile);//让文件指针回到起始位置
	  fread (buffer,1,26,pFile);
	  fclose (pFile);
	  buffer[26]='\0';
	  puts (buffer);
	  return 0;
}
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六、文本文件和二进制文件

根据数据的组织形式，数据文件被称为文本文件或者二进制文件。
数据在内存中以二进制的形式存储，如果不加转换的输出到外存，就是二进制文件。
如果要求在外存上以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。
一个数据在内存中是怎么存储的呢？
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（VS2013测试）。

七、文件读取结束的判定

7.1 被错误使用的feof

牢记：在文件读取过程中，不能用feof函数的返回值直接用来判断文件的是否结束。
而是应用于当文件读取结束的时候，判断是读取失败结束，还是遇到文件尾结束。

1. 文本文件读取是否结束，判断返回值是否为 EOF （ fgetc ），或者 NULL （ fgets ）
   例如：
   fgetc 判断是否为 EOF .
   fgets 判断返回值是否为 NULL .
2. 二进制文件的读取结束判断，判断返回值是否小于实际要读的个数。
   例如：
   fread判断返回值是否小于实际要读的个数。
   正确的使用：

int main(void) {
    int c; // 注意：int，非char，要求处理EOF
    FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
    if(!fp) {
        perror("File opening failed");
        return EXIT_FAILURE;
   }
 //fgetc 当读取失败的时候或者遇到文件结束的时候，都会返回EOF
    while ((c = fgetc(fp)) != EOF) // 标准C I/O读取文件循环
   { 
       putchar(c);
   }
   //判断是什么原因结束的
    if (ferror(fp))
        puts("I/O error when reading");
    else if (feof(fp))
        puts("End of file reached successfully");
    fclose(fp);
}
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八、文件缓冲区

ANSIC 标准采用“缓冲文件系统”处理的数据文件的，所谓缓冲文件系统是指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）。缓冲区的大小根
据C编译系统决定的。

因为有缓冲区的存在，C语言在操作文件的时候，需要做刷新缓冲区或者在文件操作结束的时候关闭文
件。
如果不做，可能导致读写文件的问题。

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总结

以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了C语言中文件的操作，这节的东西十分的杂，不容易理解，可以多看几遍，加深理解。