文件操作详解

提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档

目录

前言

1. 为什么使用文件？

2. 什么是文件？

2.1 程序文件

2.2 数据文件

2.3 文件名

3. 二进制文件和文本文件？

​编辑

4. 文件的打开和关闭 

4.1 流和标准流

4.1.1 流

4.1.2 标准流

4.2 文件指针

4.3 文件的打开和关闭 

5. 文件的顺序读写 

5.1 顺序读写函数介绍

 ​编辑1.fgetc（从流中获取字符）

2，fputc(从流中获取字符)

​编辑

3.fgets(从流中获取字符串写入目标数组） 

​编辑4.fputs(将字符串写入流)

​编辑

5.fprintf(将格式化数据写入流)

6.fscanf（从流中读取格式化数据）

7.fwrite（以二进制的方式写文件）

8.fread（以二进制的方式读文件）

5.2 对比以组函数：

6. 文件的随机读写

6.1 fseek

6.2 ftell

6.3 rewind

7. 文件读取结束的判定

7.1 被错误使用的 feof 

8. 文件缓冲区

总结

---

前言

世上有两种耀眼的光芒，一种是正在升起的太阳，一种是正在努力学习编程的你!一个爱学编程的人。各位看官，我衷心的希望这篇博客能对你们有所帮助，同时也希望各位看官能对我的文章给与点评，希望我们能够携手共同促进进步，在编程的道路上越走越远！

像回顾上篇博客的请点击这里动态内存管理​​​​​​​

---

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

1. 为什么使用文件？

如果没有文件，我们写的程序的数据是存储在电脑的内存中，如果程序退出，内存回收，数据就丢失了，等再次运行程序，是看不到上次程序的数据的，如果要将数据进行持久化的保存，我们可以使用文件。

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）。 

2.1 程序文件

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）。 

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。 

3. 二进制文件和文本文件？

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的文件中，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（VS2019测试）。 

测试代码：

#include 
int main()
{
 int a = 10000;
 
 FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
 fwrite(&a, 4, 1, pf);//⼆进制的形式写到⽂件中
 fclose(pf);
 pf = NULL;
 return 0;
}

 在VS上打开二进制文件：

4. 文件的打开和关闭 

4.1 流和标准流

4.1.1 流

我们程序的数据需要输出到各种外部设备，也需要从外部设备获取数据，不同的外部设备的输入输出操作各不相同，为了方便程序员对各种设备进行方便的操作，我们抽象出了流的概念，我们可以把流想象成流淌着字符的河。

C程序针对文件、画面、键盘等的数据输入输出操作都是同流操作的。

一般情况下，我们要想向流里写数据，或者从流中读取数据，都是要打开流，然后操作。 

流是一个高度抽象的概念： 

程序直接传输到外部设备比较繁琐，所以写入流，让流操作

4.1.2 标准流

那为什么我们从键盘输入数据，向屏幕上输出数据，并没有打开流呢？

那是因为C语言程序在启动的时候，默认打开了3个流：

• stdin - 标准输入流，在大多数的环境中从键盘输入。

• stdout - 标准输出流，大多数的环境中输出至显示器界面。

• stderr - 标准错误流，大多数环境中输出到显示器界面。

这是默认打开了这三个流，我们使用scanf、printf等函数就可以直接进行输入输出操作的。

stdin、stdout、stderr三个流的类型是： FILE* ，通常称为文件指针。

C语言中，就是通过 FILE* 的文件指针来维护流的各种操作的。 

4.2 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。该结构体类型是由系统声明的，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。

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间接找到与它关联的文件。 

比如： 

4.3 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。

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，也相当于建里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 );
//第一个参数：文件名  第二个参数：打开文件的模式
//关闭⽂件
int fclose ( FILE * stream );

mode表示文件的打开模式，下面都是文件的打开模式： 

“r“：文件必须存在，如果文件不存在，则打开失败，fopen函数打开失败的话，会返回NULL，如果打开成功的话，会返回文件信息区的地址FILE*
”w“：写文件，如果文件存在，会清空原来文件的内容，相当于变成空文件，如果文件不存在，会新建一个空文件



 

代码演示：

在桌面打开文件：

5. 文件的顺序读写 

5.1 顺序读写函数介绍

 1.fgetc（从流中获取字符）

 参数是标准输入流,读一次向后移动 1 ，类似于指针的 ++ ，当读取超出文件长度 出EOF(-1) 

int ret =  fgetc(pf);

2，fputc(从流中获取字符)

第一个参数是字符，第二个参数是标准输出流（stdout,stderr） 

fputc('字符',输出流);

文件的拷贝:

3.fgets(从流中获取字符串写入目标数组） 

第一个参数是目标数组的指针；

第二个复制到数组的最大个数（n-1个，最后一个放'\0'）；

第三个参数是标准输入流。

代码演示：

4.fputs(将字符串写入流)

第一个参数是要写入流的地址指针；

第二个参数是标准输出流。

5.fprintf(将格式化数据写入流)

第一个参数是标准输出流

第二个参数是格式化字符串等一系列的东西

代码演示：

6.fscanf（从流中读取格式化数据）

第一个参数是标准输入流

第二个参数是格式化字符串等一系列的东西

将文件中的数据读取到程序中，再打印。

7.fwrite（以二进制的方式写文件）

第一个参数是写入元素数组的指针

第二个参数是要写入的每个元素的大小（单位字节）

第三个参数是要写入的元素个数

第四个参数是要被写入的地址

代码演示：

8.fread（以二进制的方式读文件）

​​​​​​​ 

第一个参数是接收读取文件内容的地址

第二个参数是要读取文件的大小

第三个参数是要读取文件的个数

第四个参数是被读取文件的地址

代码演示：

这里的读写是面向内存的，也就是说对于用户来说的输入，对于内存来说是读，就是读取用户的输入信息，或者是别的位置的数据；对用户来说的输出，对于内存来说是写，就是写出信息让用户可以看到。

5.2 对比以组函数：

scanf/fscanf/sscanf

printf/fprintf/sprintf

scanf() - 针对标准输入流（stdin）的格式化输入函数
printf() - 针对标准输出流（stdout）的格式化输出函数

fscanf() - 针对所有输入流的格式化输入函数
fprintf() - 针对所有输出流的格式化输出函数

sscanf() - 从字符中读取格式化的数据
sprintf() - 把格式化的数据转化成字符串

代码演示：

6. 文件的随机读写

6.1 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 );

第一个参数 流

第二个参数 偏移量

第三个参数 起始位置

起始位置选项： SEEK_CUR ：文件当前位置开始

                          SEEK_END ： 文件末尾位置开始

                          SEEK_SET  ： 文件起始位置开始

6.2 ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

long int ftell ( FILE * stream );

参数是流 

6.3 rewind

让文件指针的位置回到文件的起始位置 

void rewind ( FILE * stream );

参数是流

代码演示：

7. 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函数的返回值直接来判断文件的是否结束。

feof 的作用是：当文件读取结束的时候，判断是读取结束的原因是否是：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。 

文本文件的例子：

#include 
#include 
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);
}

二进制文件的例子：

#include 
enum { SIZE = 5 };
int main(void)
{
 double a[SIZE] = {1.,2.,3.,4.,5.};
 FILE *fp = fopen("test.bin", "wb"); // 必须⽤⼆进制模式
 fwrite(a, sizeof *a, SIZE, fp); // 写 double 的数组
 fclose(fp);
 double b[SIZE];
 fp = fopen("test.bin","rb");
 
 size_t ret_code = fread(b, sizeof *b, SIZE, fp); // 读 double 的数组
 if(ret_code == SIZE) {
 puts("Array read successfully, contents: ");
 for(int n = 0; n < SIZE; ++n) printf("%f ", b[n]);
 putchar('\n');
 } else { // error handling
 if (feof(fp))
 printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
 else if (ferror(fp)) {
 perror("Error reading test.bin");
 }
 }
 fclose(fp);
}

8. 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。 

#include 
#include 
//VS2019 WIN11环境测试
int main()
{
 FILE*pf = fopen("test.txt", "w");
 fputs("abcdef", pf);//先将代码放在输出缓冲区
 printf("睡眠10秒-已经写数据了，打开test.txt⽂件，发现⽂件没有内容\n");
 Sleep(10000);
 printf("刷新缓冲区\n");
 fflush(pf);//刷新缓冲区时，才将输出缓冲区的数据写到⽂件（磁盘）
 //注：fflush 在⾼版本的VS上不能使⽤了
 printf("再睡眠10秒-此时，再次打开test.txt⽂件，⽂件有内容了\n");
 Sleep(10000);
 fclose(pf);
 //注：fclose在关闭⽂件的时候，也会刷新缓冲区
 pf = NULL;
 return 0;
}

这里可以得出一个结论：

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。

---

总结

好了，本篇博客到这里就结束了，如果有更好的观点，请及时留言，我会认真观看并学习。
不积硅步，无以至千里；不积小流，无以成江海。