【C语言进阶】一文带你学会C语言文件操作
前言
我们前面学习结构体时，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。 我们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。一、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）。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.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。
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。
二、文件的打开和关闭
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;FILE* pf;//文件指针变量
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。 打开方式如下：//打开文件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
//关闭文件
int fclose ( FILE * stream );fopen函数和fclose函数是我们打开文件的关闭文件的函数，需要引用的头文件都是
fopen函数的参数有两个：
第一个就是文件名，包含要打开的文件的名称的 C 字符串。
其值应遵循运行环境的文件名规范，并且可以包含路径（如果系统支持）。
第二个是文件打开的模式，有以下一些模式：
| 文件使用方式 | 含义 | 如果指定文件不存在 |
| “r”（只读） | 为了输入数据，打开一个已经存在的文本文件 | 出错 |
| “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 | 出错 |
| “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 | 出错 |
| “r+”（读写） | 为了读和写，打开一个文本文件 | 出错 |
| “w+”（读写） | 为了读和写，建立一个新的文件 | 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 | 出错 |
| “wb+”（读写） | 为了读和写，新建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 |
在使用fopen函数时，如果我们需要输出数据，我们可以这样写：
FILE* pf = fopen("test.txt","w");
关闭与流关联的文件并将其取消关联。
与流关联的所有内部缓冲区都与流解除关联并刷新：写入任何未写入的输出缓冲区的内容，丢弃任何未读输入缓冲区的内容。
即使调用失败，作为参数传递的流也将不再与文件及其缓冲区关联。
使用fclose函数只会取消与流文件的关联，所以我们在关闭文件后，最好将本来的指针赋予NULL，以免造成野指针的问题。
一个例子：
/* fopen fclose example */
#include
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;
} 三、文件的顺序读写
字符的顺序读写可以通过以上几种函数来实现，但是他们实现的时候也有很多区别。
1.fgetc和fputc
int fputc ( int character, FILE * stream )；
fputc函数适用于所有的输出流，包括标准输出和文件流，它可以将一个字符传递到流中，并且会指向下一个字符的位置，前进位置指示器。
有两个参数，第一个是要输出的字符，第二个是指向标识输出流的 FILE 对象的指针。
返回值是int型，返回输出字符的ascll码值。
int fgetc ( FILE * stream );
fgetc函数是将文件中的字符一个一个输入到程序中，适用于所有的输入流 ，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将前进到下一个字符。
如果调用时流位于文件末尾，则该函数返回 EOF 并为流设置 （feof） 的文件结束指示器。
如果发生读取错误，该函数将返回 EOF 并为流设置错误指示器 （ferror）。
2.fgets和fputs
char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );
fgets函数是字符串的读取函数，使内存中的字符串读取到程序中，但是在读取的过程中需要注意会读取到\0，所以最多只能读取到num-1个字符，函数有三个参数，第一个是保存字符串的数组，第二个是最多读取的字符数，第三个是文件流，返回值是成功后，函数返回 str。如果在尝试读取字符时遇到文件末尾，则设置 eof 指示器 （feof）。如果在读取任何字符之前发生这种情况，则返回的指针为空指针（str 的内容保持不变）。如果发生读取错误，则设置错误指示器（ferror），并返回空指针（但str指向的内容可能已更改）。
int fputs ( const char * str, FILE * stream );
fputs函数是将字符串写到文件流中，我们可以把程序中的字符串输出到文件中，函数有两个参数，第一个是我们要写入文件的字符串，第二个是文件的流，返回成功时，将返回非负值。
出错时，该函数返回 EOF 并设置错误指示器（ferror）。
3.fprintf和fscanf
int fprintf ( FILE * stream, const char * format, ... )
fprintf函数和printf函数有所不同，printf函数是将数据输出到终端，也就是输出到屏幕上，而fprintf函数可以将文件输入到流中，可以根据流的不同输出到不同的地方，比如我们可以使用stdout输出到屏幕上，返回成功后，将返回写入的字符总数。
如果发生写入错误，则设置错误指示器（ferror）并返回负数。
如果在写入宽字符时发生多字节字符编码错误，errno 将设置为 EILSEQ 并返回负数。
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指向的位置。其他参数应指向格式字符串中相应格式说明符指定的类型的已分配对象。
与scanf函数类似，从流中读取数据，使用stdin流可以使用从键盘上读取数据，如过使用文件流，那就是从文件中读取。
四、文件的随机读写
1 、fseek
int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );
fseek函数可以根据文件的偏移量来移动指针。将与流关联的位置指示器设置为新位置。
对于以二进制模式打开的流，新位置是通过向源指定的参考位置添加偏移量来定义的。
对于以文本模式打开的流，偏移量应为零或先前调用 ftel 返回的值，并且源必须SEEK_SET。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
int main()
{FILE* pf =fopen("test.txt", "w");if (pf == NULL){return 1;}char arr[10] = { 0 };fputs("aaaaaaaa", pf);int a=fseek(pf, 2, SEEK_SET);if (a == 0){printf("移动成功\n");}fputs("hhhhh", pf);int i = 0;fclose(pf);pf = NULL;return 0;
} 
通过fseek函数可以改变指针的位置，当然我们可以通过文件开头来移动，也可以通过文件尾和当前位置来移动。
2、rewind函数
void rewind ( FILE * stream );将流的位置设置为开头,将与流关联的位置指示器设置为文件的开头。
/* rewind example */
#include int main ()
{int n;FILE * pFile;char buffer [27];pFile = fopen ("myfile.txt","w+");for ( n='A' ; n<='Z' ; n++)fputc ( n, pFile);rewind (pFile);fread (buffer,1,26,pFile);fclose (pFile);buffer[26]='\0';puts (buffer);return 0;
} 3.ftell函数
long int ftell ( FILE * stream );
获取流中的当前位置，相当于起始位置的偏移量。
返回流的位置指示器的当前值。对于二进制流，这是从文件开头开始的字节数。对于文本流，数值可能没有意义，但仍可用于稍后使用 fseek 将位置恢复到相同位置（如果有使用 ungetc 放回的字符仍在等待读取，则行为未定义）。
/* ftell example : getting size of a file */
#include
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-portablesize=ftell (pFile);fclose (pFile);printf ("Size of myfile.txt: %ld bytes.\n",size);}return 0;
} 五、文件读取结束的判定
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。 文本文件的例子：#include
#include
int main(void)
{int c; // 注意：int，非char，要求处理EOFFILE* 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EOFwhile ((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 handlingif (feof(fp))printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");else if (ferror(fp)) {perror("Error reading test.bin");}}fclose(fp);
} 六、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。
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。