文件操作(上)

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,因为文件是放在电脑的硬盘上的,这样的话即使电脑断电或者没电我们写的程序也不会消失。

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）

我们在写代码时可能会写出.h的头文件和.c的源文件,还有可执行程序xxx.exe
将这些文件写入数据文件xxx.txt中保存,当我们需要查看之前写的代码时我们可以通过数据文件读取程序文件
在这里插入图片描述

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）

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(程序运行时读取或者输出的文件)，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

在之前我们所输入和输出的对象都是以终端为对象,scanf通过键盘输入数据,然后通过printf将数据打印在屏幕上

而程序和文件也是类型的,程序可以读取文件1的数据,然后将数据写进文件2当中

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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
c:\code\是文件的;路径 test文件的主干 txt是文件的后缀
为了方便起见，文件标识常被称为文件名

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，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）。
在这里插入图片描述
测试代码:

#include <stdio.h>
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;
}

文件的打开和关闭

流和标准流

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。

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。

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。

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 );
实例代码：
```c
/* fopen fclose example */
#include <stdio.h>
int main ()
{
	FILE * pFile;
	//打开⽂件
	pFile = fopen ("myfile.txt","w");
	//⽂件操作
	if (pFile!=NULL)
	{
		fputs ("fopen example",pFile);
		//关闭⽂件
		fclose (pFile);
	}
return 0;
}