C语言全面细致讲解文件操作

目录

• 什么是文件
• 程序文件
• 数据文件
• 文件名
• 文件指针
• 文件的打开和关闭
• 文件的顺序读写
• 字符输入输出函数
• 字符串输入输出函数(fgets,fputs)
• 格式化输入输出函数(fscanf,fprintf)
• 二进制输入输出函数(fread,fwrite)
• 文件的随机读写
• fseek
• ftell
• 文件读取结束的判定

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）。

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。

在这里我们主要说的是讨论的是数据文件。在以前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。

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。

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.

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。

例如：

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。

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。

标准定义：

//打开文件

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

//关闭文件

int fclose ( FILE * stream );

举个例子：

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");//打开文件，以写的方式打开，文件名叫"test,txt"
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//文件操作
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

在这里我们可以看看文件的使用方式：

由图我们可以知道文件的使用围绕读和写进行。

文件的顺序读写

字符输入输出函数

fputc字符输出函数

int fputc ( int character, FILE * stream );//库函数中的定义

将字符写进数据流中，字符被写入流的内部位置指示器指示的位置，然后自动前进一个。通俗点来说就是文件在被操作过程的时候其实是有一个位置信息的，在操作过程中时刻发生变化

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");//打开文件名，以写的方式打开
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	写文件
	fputc('a', pf);//往文件里输出
	fputc('b', pf);
	fputc('c', pf);
//文件在被操作过程的时候其实是有一个位置信息的，在操作过程中时刻发生变化
	关闭文件
		fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

这时候我们打开我们这个代码所在位置，可以看到里面有’test.txt"这个文件，打开这个文件可以看到我们写入的字符

在我们找’test.txt"这个文件的时候我们要注意我们是否打开了文件扩展名，如果你没有打开的话，可能就找不到’test.txt"文件了。具体操作如下：

fgetc（字符输入函数）

int fgetc ( FILE * stream );

从流中获取字符返回指定流的内部文件位置指示符当前指向的字符。 然后，内部文件位置指示器前进到下一个字符。

如果调用时流位于文件末尾，该函数将返回EOF并设置流的文件结尾指示符（feof）。

如果发生读取错误，函数将返回EOF并设置流的错误指示器（ferror）。

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//打开文件名，以读的方式打开
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	char ch=fgetc(pf);//这是我们不知道读到了什么可以打出来看看
	printf("%c\n", ch);
	 ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);
	ch = fgetc(pf);
	printf("%c\n", ch);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

这时我们打开刚刚生成的文件’test.txt",往里面写入xyz三个字符，读的时候打印出来看看读到了什么。

所以我们可以知道，当我们读取的时候，读完一个字符，文件的位置信息就会发生变化，每次读取完，它会自动往下一个字符位置走。

扩展：

我们还可以利用上面两个函数将一个文件内容拷贝到另一个文件中。

例如：

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pfRead = fopen("test1.txt", "r");
	if (pfRead == NULL)
	{
		perror("open file for reading");
		return 1;
	}
	FILE* pfWrite = fopen("test2.txt", "w");
	if (pfWrite == NULL)
	{
		perror("open file for reading");
		fclose(pfRead);
		pfRead = NULL;
		return 1;
	}
	char ch = 0;
	while((ch = fgetc(pfRead)) != EOF)
	{
		fputc(ch, pfWrite);
	}
	//关闭文件
	fclose(pfRead);
	pfRead = NULL;
	fclose(pfWrite);
	pfWrite = NULL;
	return 0;
}

这个时候我们先去创建一个"test.txt"文件，然后我们将这段代码放进去，然后再点击编译看看效果。

点击编译后我们看看效果：

这样子就成功将"test1.txt"中的内容拷贝到"test1.txt"里了。

字符串输入输出函数(fgets,fputs)

字符串输出函数fputs:

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

将str指向的C字符串写入流。函数从指定的地址（str）开始复制，直到到达终止的空字符（’\0’）。此终止空字符不会复制到流中。并且它不会自动在末尾追加换行符，如果我们需要换行处理，可以自己在末尾加上换行符" \n"。

举个例子：

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");//打开文件名，以写的方式打开
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写数据
	fputs("hello world\n",pf);\\不会自动换行，所以自己可以加上换行符
	fputs("haha\n", pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

将字符串"hello world"和"haha"写入文件名为"test.txt"文件中。这时让我们打开这个文件：

字符串输入函数fgets

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

从流中读取字符，并将其作为C字符串存储到str中，直到读取（num-1）个字符，或者到达换行符或文件结尾，以先发生的为准。num为str的大小。

举个例子：

#include <stdio.h>
int main()
{
	char input [20]= { 0 };//将读到的数据存放进来
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//打开文件名，以写的方式打开
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读数据
	fgets(input, 20, pf);
	printf("%s", input);
	fgets(input, 20, pf);
	printf("%s", input);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

将我们上面pf指向的"test.txt"文件中的字符串"hello world"和"haha"读出来，并放在input中然后将其打印出来。

格式化输入输出函数(fscanf,fprintf)

格式化输出函数fprintf

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

将格式指向的C字符串写入流。如果format包含格式说明符（子序列以%开头），则format后面的附加参数将被格式化并插入结果字符串中，以替换其各自的说明符。

举个例子：

#include <stdio.h>
struct stu
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct stu s = { "zhangsan",20,66.5f };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//如果打开失败，打印失败原因
		return 1;
	}
	fprintf(pf, " %s %d %f", s.name, s.age, s.score);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

将结构变量s里面的s.name, s.age ,s.score,分别以字符串，整数，浮点型形式写入pf指向的文件"test.txt"中。

格式化输入函数fscanf

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

从流中读取数据，并根据参数格式将其存储到附加参数所指向的位置。附加参数应指向已分配的对象，该对象的类型由格式字符串中相应的格式说明符指定。

举个例子：

#include <stdio.h>
struct stu
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct stu s = { 0 };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	fscanf(pf, "%s %d %f", s.name,&( s.age), &(s.score));
	printf("%s %d %f", s.name, s.age, s.score);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

从pf指向的"test.txt"中将数据分别以字符串，整数，浮点型形式读到结构体变量s中name,age,score中去。

二进制输入输出函数(fread,fwrite)

二进制输出函数fwrite

size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );

将数据块写入流中，将ptr指向的内存块写入流中的当前位置，每个元素的大小为字节（size)。count为一共写入数据个数。

举个例子：

#include <stdio.h>
struct stu
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};
#include <stdio.h>
int main()
{
	struct stu s = { "zhangsan",20,66.5f };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen file for writting");
		return 1;
	}
	fwrite(&s,sizeof(struct stu),1,pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

对结构体变量取地址，将结构体变量s里面的内容写入pf指向的"test.txt"中，结构体变量大小为sizeof(struct stu)，且写入的变量只有一个。

这个时候我们打开文件，我们会发现是我们看不懂的字符，这是为什么呢？

字符串不管是以文本形式还是二进制形式放进去，内存中数据都一样，但是整形和浮点型它们以ASCII和二进制形式放进去，内存中数据是不一样的。

二进制输入函数fread

size_t fread ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );

从流中读取数据块,从流中读取计数元素数组，每个元素的大小为大小字节，并将它们存储在ptr指定的内存块中。如果成功，则读取的字节总数为(size*count)。

举个例子：因为刚刚写入的数据我们是看不懂的，但是编译器懂，我们现在将它读出来看看效果。

#include <stdio.h>
struct stu
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};
#include <stdio.h>
int main()
{
	struct stu s = {0 };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "rb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen file for writting");
		return 1;
	}
	fread(&s, sizeof(struct stu), 1,pf);
	printf("%s %d %f", s.name, s.age, s.score);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

这时候我们看到读出来了，对结构体变量取地址，将pf指向的"test.txt"里面的数据读到结构体变量s里去，结构体大小为sizeof(struct stu)，读出来了一个结构体变量s。

文件的随机读写

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 );

long int offset是偏移量， int origin是偏移起始位置。

在这里我们介绍三个偏移位置：

SEEK_SET：从起始位置开始偏移

SEEK_END：从末尾开始偏移

SEEK_CUR:从当前位置开始偏移

举个例子：

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("open");
		return 1;
	}
	fputs("ABCDEF", pf);
	fseek(pf,2, SEEK_SET);//从起始位置开始偏移
	/*fseek(pf,-2, SEEK_CUR);*///从当前位置开始偏移
	/*fseek(pf,-3, SEEK_END);*///从末尾开始偏移
	fputc('G', pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

long int ftell ( FILE * stream );

举个例子：

#include <stdio.h>
int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("open");
		return 1;
	}
	fputs("ABCDEF", pf);
	fseek(pf,2, SEEK_SET);//这时候指针指向了从起始位置开始偏移，偏移量为2的位置上的C
	int ret = ftell(pf);//因为此时指针指向C，它相当于起始位置偏移量为2
	printf("ret = %d\n", ret);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

文件读取结束的判定

feof这个函数要牢记：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。

举个文本文件例子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
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);
}

二进制文件例子：

#include <stdio.h>
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);
}

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