【C语言：文件操作】

1. 什么是文件

1.1为什么有文件？

在之前的学习中，我们把数据的输入和输出都是以终端为对象的，即从终端的键盘输入数据，运行结果输出到终端显示器上的。
实际上，有一些数据是需要保存起来的，这里就要使用到文件了。

1.2什么是文件

所谓文件，一般指存储在外部介质上（硬盘…）数据的集合。
文件有不同的类型，我们主要学习两种文件：

1. 程序文件

程序?件包括源程序?件（后缀为.c）,?标?件（windows环境后缀为.obj）,可执?程序（windows 环境后缀为.exe）。

2. 数据文件

?件的内容不?定是程序，?是程序运?时读写的数据，?如程序运?需要从中读取数据的?件，或者输出内容的?件。

1.3文件的分类

根据数据的组织形式，数据文件被称为?本?件或者?进制?件。

• 数据在内存中以?进制的形式存储，如果不加转换的输出到外存，就是?进制?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?件就是?本?件。

那么一个数据在磁盘上是怎么存储的呢？

• 字符?律以ASCII形式存储，
• 数值型数据既可以?ASCII形式存储，也可以使??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?5个字节（每个字符?个字节），??进制形式输出，则在磁盘上只占4个字节。

1.4文件缓冲区

ANSIC 标准采?“缓冲?件系统”处理的数据?件的，所谓缓冲?件系统是指系统?动地在内存中为程序中每?个正在使?的?件开辟?块“?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?起送到磁盘上。如果从磁盘向计算机读?数据，则从磁盘?件中读取数据输?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??根据C编译系统决定的。
简而言之，向（从）磁盘输入（输出）数据，必须先经过缓冲区，你缓冲区放满了，操作系统才会搭理你。

2.文件的打开与关闭

在学习文件的打开与关闭前，我们先了解一个概念叫文件指针。

缓冲?件系统中，关键的概念是“?件类型指针”，简称“?件指针”。
每个被使?的?件都在内存中开辟了?个相应的?件信息区，?来存放?件的相关信息（如?件的名字，?件状态及?件当前的位置等）。这些信息是保存在?个结构体变量中的。该结构体类型是由系统声明的，取名FILE.

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

定义pf是?个指向FILE类型数据的指针变量。可以使pf指向某个?件的?件信息区（是?个结构体变量）。通过该?件信息区中的信息就能够访问该?件。也就是说，通过?件指针变量能够间接找到与它关联的?件。

2.1文件的打开(fopen)

所谓“打开”，是指为文件建立相应的信息区（用来存放有关文件的信息）和文件缓冲区。


C语言规定，使用fopen函数打开文件。

• 该函数有两个参数，第一个参数是文件的名字，第二个参数是文件的打开方式。
• 文件打开成功，返回一个指向该文件的文件指针
• 文件打开失败，返回一个空指针。

2.2文件的关闭(fclose)

所谓“关闭”，是指撤销文件信息区和文件缓冲区，使文件指针变量不再指向该文件，显然就无法进行文件的读写了。
注意：fclose关闭文件时，会先把缓冲区中的数据输出到磁盘文件中，然后才撤销文件信息区。

• 如果文件关闭成功，则返回0
• 如果文件关闭失败，返回EOF(-1)
• 该函数并不会将文件指针置为NULL，因此需要使用则置为NULL。

int main()
{
	FILE* pf = fopen("text.txt", "r"); //打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		printf("cannoy open this file\n");
		return 1;
	}
	fclose(pf); //关闭文件
	pf = NULL;
	return 0;
}

3.顺序读写数据文件

3.1读写字符

函数名	调用形式	功能	返回值	适用于
fgetc	fgetc(fp)	从fp所指向的文件中读取一个字符	读取成功，返回所读取的字符；读取失败，返回EOF	所有输入流
fputc	fputc(ch,fp)	将字符ch写到文件指针变量所指向的文件中	写入成功，返回所写入的字符；写入失败，返回EOF	所有输出流

1. fputc

2. fgetc

3. 写一段程序，将source.txt中的内容复制到dest.txt中

#include<stdio.h>
int main()
{
	FILE* read = fopen("source.txt", "r");
	FILE* write = fopen("dest.txt", "w");
	if (read == NULL)
	{
		printf("read cannot open this file\n");
		return 1;
	}
	if (write == NULL)
	{
		//若写时打开文件失败，那么因该把读的文件也关闭掉
		fclose(read);
		read = NULL;
		printf("write cannot open this file\n");
		return 1;
	}
	char ch = 0;
	while ((ch = fgetc(read)) != EOF)
	{
		fputc(ch, write);
	}
	fclose(read);
	read = NULL;
	fclose(write);
	write = NULL;
	return 0;
}

3.2读写字符串

函数名	调用形式	功能	返回值	适用于
fgets	fgets(str,n,fp)	从fp所指向的文件中读取一个长度为（n-1）的字符串，存放到字符数组str中	读取成功，返回str的地址；读取失败，返回NULL	所有输入流
fputs	fputs(str,fp)	将str所指向的字符串写到文件指针变量所指向的文件中	写入成功，返回非负数；写入失败，返回EOF	所有输出流

fgets函数有几点需要注意：

1. 它读取的字符串的长度为n-1，并在最后加上一个‘\0’字符，然后把这n个字符存到字符数组中。
2. 如果在读完n-1个字符之前遇到‘\n’或文件结束标志EOF,读入即结束，但会将遇到的‘\n’也作为一个字符读入。

fputs注意事项：

1. 字符串末尾的’\0’不输出。

3.3格式化读写

函数名	调用形式	功能	返回值	适用于
fscanf	fscanf(fp,格式字符串，输出表列)	从fp所指向的文件中按照格式字符串读取数据	成功后，该函数返回已成功填充的参数列表的项数；读取失败，返回EOF	所有输入流
fprintf	fprintf(fp,格式字符串，输出表列)	从fp所指向的文件中按照格式字符串写数据	成功后，将返回写入的字符总数；写入失败，返回负数	所有输出流

struct s
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};
void write()
{
	struct s s1 = { "zhangsan", 20, 66.0f };
	FILE* pf = fopen("text.txt", "w");
	int ret = fprintf(pf, "%s %d %f", s1.name, s1.age, s1.score);
	printf("%d\n", ret);//写入字符总数
	fclose(pf);
	pf = NULL;
}
void read()
{
	struct s s2 = { 0 };
	FILE* pf = fopen("text.txt", "r");
	int ret = fscanf(pf, "%s %d %f", s2.name, &s2.age, &s2.score);
	printf("%d\n", ret);//读取了参数列表中的几项
	//fprintf(stdout, "%s %d %f", s2.name, s2.age, s2.score);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
}
int main()
{
	write();
	read();
	return 0;
}

3.4二进制读写

两个函数仅适用于文件输入、输出流

1. fread

• 该函数4个参数
• ptr：指向大小至少为 （size*count） 字节的内存块的指针
• size：要读取的每个元素的大小（以字节为单位）
• count：元素的数量，每个元素的大小为 bytes
• stream：指向指定输入流的 FILE 对象的指针

返回成功读取的元素总数。
如果此数字与 count 参数不同，则表示读取时发生读取错误或已达到文件末尾。

2. fwrite

• 该函数也是4个参数
• ptr：指向要写入的元素数组的指针
• size：要写入的每个元素的大小（以字节为单位）
• count：元素的数量，每个元素的大小为 bytes
• stream：指向指定输出流的 FILE 对象的指针

4.文件的随机读写

4.1fseek

根据?件指针的位置和偏移量来定位?件指针。

三个参数：

• 文件类型的指针
• 相对于起始点的偏移量
• 起始点（已规定好），如下图

4.2ftell

返回?件指针相对于起始位置的偏移量。
有时候我们使用完fseek函数后，就不知道文件指针在什么位置了，因此可以借助fteel函数找出文件指针相对于起始位置的偏移量。

4.3rewind

让?件指针的位置回到?件的起始位置。

int main()
{
	int n;
	FILE* pFile;
	char buffer[27];

	pFile = fopen("myfile.txt", "w+");
	//向文件中写。文件指针后移
	for (n = 'A'; n <= 'Z'; n++)
		fputc(n, pFile);
	//使文件指针回到起始位置
	rewind(pFile);
	//从文件指针位置开始读取
	fread(buffer, 1, 26, pFile);
	fclose(pFile);
	buffer[26] = '\0';
	printf(buffer);
	return 0;
}

5.文件读取结束的判定与出错检测

5.1结束判定

在?件读取过程中，不能?feof函数的返回值直接来判断?件的是否结束。
feof 的作用是：当?件读取结束的时候，判断读取结束的原因是否是：遇到文件尾结束。

1. ?本?件读取是否结束，判断返回值是否为 EOF （ fgetc ），或者 NULL （ fgets ）

• fgetc 判断是否为 EOF
• fgets 判断返回值是否为 NULL

2. ?进制?件的读取结束判断，判断返回值是否小于实际要读的个数。
   fread函数会返回所读取的元素总数。
   如果总数不相等，则需要判断是到了文件末尾（feof），还是读取错误(ferror)。

5.2出错检测

ferroe返回值为0，表示未出错，如果返货一个非0值，则表示出错。