【c语言】玩转文件操作

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引言

我们在写程序的时候，往往会将数据存放在变量当中。如果程序退出，内存回收，这些数据就会丢失。那么我们是否有办法对这些数据进行持久化的保存，再次打开程序时数据仍然存在？答案是肯定的。而能够做到这件事的就是：文件操作。

一、文件的打开和关闭

1.流

程序的数据需要输出到外部设备，也需要从外部设备输入。对于不同设备，输入输出方式各有不同。为了方便我们在对各种输入输出设备进行操作，就有了“流”这一高度抽象的概念。在c语言中，对文件，画面，键盘等的输入输出操作都是同过“流”进行的。在一般情况下，我们想要写入数据或者读取数据，都需要打开流。

2.标准流

c语言程序在启动的时候，默认有三个流已经为我们打开：

stdin--标准输入流，绝大多数情况下从键盘输入。

stdout--标准输出流，绝大多数情况输出至显示器上。

stderr--标准错误流，绝大多数情况输出至显示器上。

正因为这三个流已经默认打开，所以我们使用scanf、printf等函数就可以直接进行输入输出操作。

这三个流也是具有类型的，它们的类型是：文件指针（FILE*）。我们在进行文件操作的时候，通过文件指针变量就可以间接找到与它关联的文件。

3.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。
        ⼀个数据在文件中是怎么存储的呢？
        字符⼀律以ASCII形式存储，数值型数据既可以以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。

4.控制文件打开与关闭的函数

在了解了这些前置知识之后，我们切入正题--打开文件和关闭文件。c语言提供了两个函数，它们分别负责文件的打开和关闭，原型如下：

打开文件：

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

关闭文件：

int fclose ( FILE * stream );

fopen函数有两个参数，第一个参数是以字符串形式表示的文件名，第二个参数是文件的打开方式，用字符串表示。这个函数在使用的时候我们需要创建一个文件指针变量来接收，当文件打开失败时，它会返回空指针。关于打开方式，在这里一一列举：

打开方式	含义	如果指定的文件不存在
“r”（只读）	为了输⼊数据，打开⼀个已经存在的⽂本⽂件	返回空指针
“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	返回空指针
“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	建⽴⼀个新的⽂件
“r+”（读写）	为了读和写，打开⼀个⽂本⽂件	返回空指针
“w+”（读写）	为了读和写，建立一个新的文本文件	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	返回空指针
“wb+”（读写）	为了读和写，建立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

对于fclose函数，它的参数是文件指针，用于关闭这个文件指针指向的文件。

接下来，我们尝试打开和关闭一个文件：

#include <stdio.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)//文件打开失败则退出程序
	{
		perror("fopen");
		return 0;
	}
	printf("文件打开成功\n");
	fclose(pf);
	pf = NULL;//避免出现野指针，及时制空
	return 0;
}

运行结果：

可以看到，由于打开方式是“w”，该路径下确实出现了一个名为“test.txt”的文件。

二、文件的顺序读写

接下来介绍几个函数，用于在文件当中读取或者写入数据。

函数名	功能	适⽤于
fgetc	字符输⼊函数	所有输⼊流
fputc	字符输出函数	所有输出流
fgets	⽂本⾏输⼊函数	所有输⼊流
fputs	⽂本⾏输出函数	所有输出流
fscanf	格式化输⼊函数	所有输⼊流
fprintf	格式化输出函数	所有输出流
fread	⼆进制输⼊	⽂件输⼊流
fwrite	⼆进制输出	⽂件输出流

接下来我们尝试使用一下fscanf和fprintf函数：

这两个函数的第一个参数是一个文件指针，用于对文件数据进行读取和写入操作。之后的参数与scanf、printf函数相同。

#include <stdio.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");//要写入数据，以写的形式打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 0;
	}
	fprintf(pf, "123456");//向文件中写入数据
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

可以看到，数据已经写入到文件当中了。接下来我们使用fscanf函数将文件数据打印到屏幕上：

#include <stdio.h>

int main()
{
	char str[20] = { 0 };
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//要读取数据，以读的形式打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 0;
	}
	fscanf(pf, "%s", str);//读取数据到str当中
	printf(str);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

运行结果：

三、文件的随机读写

1.fseek函数

fseek函数的作用是根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。它的原型如下：

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

它的第一个参数是文件指针，第二个参数是相对于设置位置的偏移量，第三个参数是设置的位置。

c语言定义了三个宏，可选择其中一个作为第三个参数：

SEEK_SET：文件的起始位置

SEEK_CUR：文件指针当前的位置

SEEK_END：文件的末尾

定位了文件指针之后，我们就可以在文件的指定位置处进行读取或者写入操作了。

2.ftell函数

ftell函数用于返回文件指针相对于起始位置的偏移量。函数原型：

long int ftell ( FILE * stream );

3.rewind函数

rewind函数用于将文件指针的位置回到文件的起始位置。它的函数原型：

void rewind ( FILE * stream );

四、文件读取结束的判定

1.对于文本文件，我们首先可以使用fgetc函数循环读取文件中的字符，直到读到EOF为止，说明文件读取结束。

2.对于二进制文件，我们使用fread函数判断其返回值：是否小于实际要读的个数。如果小于，则说明读取结束。

对于以上两种情况，文件读取结束时，我们可以继续判断文件读取结束的原因。介绍两个函数：feof和ferror。

feof函数用于判断文件读取结束的原因是否是遇到文件尾。它的原型如下：

int feof ( FILE * stream );

如果文件由于读取到文件末尾而读取结束，则返回EOF；如果是其他情况，则会返回0。

ferror函数用于判断文件读取结束的原因是否是出现I/O错误。原型如下：

int ferror ( FILE * stream );

如果文件由于出现I/O错误而读取结束，则返回非0值；其他情况则返回0。

接下来我们尝试写一段代码对文件读取结束进行判断：

#include <stdio.h>

int main()
{
	int c = 0;
	FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
	if (fp == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 0;
	}
	while ((c = fgetc(fp)) != EOF)//返回EOF则读取结束
	{
		putchar(c);
	}
	//判断读取结束的原因
	if (ferror(fp))
		puts("I/O错误\n");
	else if (feof(fp))
		puts("文件读取结束\n");
	fclose(fp);
	fp = NULL;
	return 0;
}