[C++知识库]「通俗易懂」C语言不得不提、不得不晓的文件操作！

文件操作是C语言的基础，但凡做项目都需要涉及到文件操作，因为我们需要将信息保存，否则一个进程结束后数据都丢失了。

虽然目前文件操作基本上都是使用数据库（毕竟功能强大），但是基本的文件操作还是有意义的（比如课设）。

因此，本篇文章将详细地讲解在C语言中的文件操作，相信会有很大的帮助。

一、文件定义

文件：一般指存储在外部介质（如磁盘磁带）上数据的集合。

操作系统的角度

操作系统是以文件为单位对系统进行管理的。linux下万物皆文件。

从操作系统的角度看，每一个与主机相连的输入输出（IO）设备看做是一个文件。

• 输入文件：终端、键盘
• 输出文件：显示器、打印机

文件的分类

按数据的组织形式，可将文件分为两类：

• 文本文件（ASCII文件）：每一个字节放一个ASCII代码。
• 二进制文件：把数据按其在内存中的存储形式原样输出到磁盘中存放。

下图是整数10000在两种方式下的存储形式。在内存中，10000的二进制源码为：0010011100010000，转化为十进制 = 2^13 + 2^10 + 2^9 + 2^8 + 2^4 = 8192 + 1024 + 512 + 256 + 16 = 10000。

若是按二进制文件存储，这以0010011100010000存储；若是按文本文件存储，则将整数10000分为5个字节，每个字节存储一个ASCII代码。

ASCII文件和二进制文件的比较

• ASCII文件便于对字符进行逐个处理，也便于输出字符。缺点：占存储空间较多，而且要花费转换时间。
• 二进制文件可以节省外存空间和转换时间。缺点：一个字节并不对应一个字符，不能直接输出字符形式。
• 因此，如果数据经常在外存和内存间输入输出，使用二进制保存更好。

文件处理方法的分类

• 缓冲文件系统：系统自动地在内存区为每一个正在使用的文件开辟一个缓冲区。用缓冲文件系统
  进行的输入输出又称为高级磁盘输入输出。
• 系统不自动开辟确定大小的缓冲区，而由程序为每个文件设定缓冲区。用非缓冲文件系统进行的输入输出又称为低级输入输出系统。

二、文件操作

2.1 文件类型指针（FILE）

头文件：#include <stdio.h>

文件指针定义：

FILE *fp;

在缓冲文件系统中，每个被使用的文件都要在内存中开辟一FILE类型的区，存放文件的有关信息。

文件指针指向一个结构，该结构包含以下信息：

• 文件名
• 文件的当前位置
• 文件是否正在读或写
• 是否出错
• 是否达到文件末尾

2.2 文件函数

文件函数可以分为4类：打开和关闭文件、文件定位、文件状态、文件读写

（1）打开和关闭文件

（2）文件定位

（3）文件状态

（4）文件读写

三、打开和关闭文件

3.1 fopen——打开文件

函数定义：FILE *fopen(char *pname, char *mode)

函数说明：pname是文件名，mode是打开文件的方式

调用fopen文件，需要知道文件名（文件路径），并确定使用文件的方式，然后将返回值赋给文件类型指针。

FILE *fp;
fp = fopen(文件名，使用文件方式);

文件使用方式

文本文件：

二进制文件：

可以看到，二进制文件只是在文本文件的基础上加上了b。

具体案例

创建一个名为data.txt的文件，读写方式打开。

FILE *fp;
fp = fopen("data.txt", "w+");//"w+"是以读写的方式打开一个文件

然而，实际工程中，我们可能需要反复对一个文件打开和关闭，若是不存在则创建，用w+;存在则直接打开，用r+。所以，可以封装一个函数：打开一个文件，如果不存在则创建，存在则直接打开。

/*
输入参数：文件路径
返回值：文件类型指针
功能：打开一个文件，如果不存在则创建
*/
FILE* fileOpen(const char *pName)
{
    FILE* fp;
    fp = fopen(pName, "r+");//首先，以读写的方式打开一个文件
    if (fp == NULL) 
    {
        fp = fopen(pName, "w+");//如果文件不存在，创建一个文件
    }

    return fp;
}

3.2 fclose(关闭文件)

函数定义：int fclose(FILE *fp);

函数说明：fp是一个已经打开文件的文件指针

返回值：关闭成功返回值为０；否则返回EOF(-1)

fclose(fp);

四、文件定位

• FILE结构提供了一个指针，用于跟踪发生I/O操作位置。

• 每当从流中读取或写入一个字符，当前活动指针（即curp）就会向前移动。

4.1 ftell——当前指针位置

long int ftell(FILE *fp);

返回值：成功时返回文件指针位置，否则返回-1L。

4.2 rewind——指向开头

void rewind(FILE * fp) ;

功能说明：将文件位置指示器置于文件开头，相当于reset(重置)文件指针。

4.3 fseek——重定位指针

修改文件指针的位置：从origin的位置开始往后偏移offset个字节。

其中，参数origin有三个值：

（1）偏移到文件末尾

fseek(fp, 0, SEEK_END);//文件指针偏移到文件末尾

（2）偏移到文件开头

fseek(fp, 0, SEEK_SET);

（3）从当前位置往后偏移4个字节

fseek(fp, 4, SEEK_CUR);

（4）计算文件字节数

fseek(fp, 0, SEEK_END);
length = ftell(fp);//length即为当前文件指针离文件开头的字节数

五、文件状态

5.1 feof——文件末尾判断

int feof(FILE *fp);

返回值：

• 文件末尾：非0;
• 非文件末尾：0。

feof()是ANSI C提供的标准函数，用于识别二进制文件是否结束，当然也可以用于文本文件。因为在文本文件中，用EOF(-1)作为文件的结束符，ASCII码不会出现**-1**所以对文本来说可行。但是，在二进制文件中-1往往可能是一个有意义的数据，所以在二进制文件使用feof()。

5.2 ferror——文件错误判断

int ferror(FILE * fp);

返回值：

• 出错：非0;
• 未出错：0。

在执行fopen()函数时，ferror()函数的初始值自动设置为0，表示文件正确。

在调用一个输入输出函数时，需要立即检查ferror()函数的值，否则信息丢失。

5.3 clearerr——清除标志

void clearerr(FILE *fp);

函数作用：使文件错误标志（ferror）和文件结束标志（feof）置位0。

只要出现错误标志，该标志就会一直保留，直到以下情况清除：

• 调用clearerr()函数;
• 调用rewind()函数;
• 调用任意一个输入输出函数。

六、文件读写

6.1 fgetc——从文件读取一个字符

int fgetc(FILE *fp);

函数说明：从文件读取一个字符，该字符在返回值中返回。

返回值：

• 读取成功，返回该字符;
• 读取失败（文件末尾），返回EOF。

读取文本文件的所有内容

char ch = fgetc(fp);while (ch != EOF){    putchar(ch);    ch = fgetc(fp);}

6.2 fputc——将字符输出到文件

int fputc(int ch, FILE *fp);

函数说明：将字符ch写到文件中。

返回值：

• 写入成功，返回写入的字符;
• 写入失败，返回EOF。

往文件写入一个字符’1’，ASCII码为49，所以在中显示为1。

fputc('1', fp);

6.3 fgets——从文件读取一个字符串

char* fgets(char* str, int n, FILE* fp);

函数说明：从fp指向的文件读取n-1个字符，将它们存放在str对应的字符数组区域，加上’\0’。

返回值：

• 正常返回：字符串str的首地址
• 异常返回：返回一个NULL值，这时候用feof()和ferror()判断是文件末尾还是发生错误。

读取fp文件中9个字符到str。

char *str;
fgets(str, 10, fp);

如果，读取的字符数大于文件中的字符数，并不会报错，而是根据文件的内容输出到str。

6.4 fputs——将字符串写入文件

int fputs(char *str, FILE *fp);

函数说明：把str字符串写入到fp所指的文件中去。

返回值：

• 输入成功，返回值为0;
• 输入失败，返回值为EOF。

在文件末尾输入字符串"china"

fseek(fp, 0, SEEK_END);
int ans = fputs("china", fp);

6.5 fread——无格式读函数

功能描述：fread是无格式读函数，用于向文件读出整块的数据。经常用fwrite函数写入，读取时用fread函数。

返回值：成功时返回读出的单元数，否则返回0。

6.6 fwrite——无格式写函数

功能说明：fwrite是无格式写函数，用于向文件写入整块的数据。最有价值的一个应用就是读写用户定义的数据类型，尤其是结构。

返回值：成功时返回写入的单元数，否则返回0

实际案例

fwrite将结构体写入文件，而后用fread可以将结构体读出文件。

//结构定义
typedef struct user
{
    int id;
    char name[10];
}User;

int main()
{
	FILE *fp;
    fp = fileOpen("user5.txt");
    User user1[3] = {{1001, "aaa"}, {1002, "bbb"}, {1003, "ccc"}};
    fseek(fp, 0, SEEK_END);
    fwrite(&user1, sizeof(User), 3, fp);//写入3个User结构体
    User user2[3];
    rewind(fp);
    int size = fread(&user2, sizeof(User), 3, fp);//读出三个User结构体
    for (int i = 0; i < size; i++)
    {
        printf("%d %s\n", user2[i].id, user2[i].name);
    }
    fclose(fp);
    system("pause");
    return 0;
}

6.7 fscanf——从文件格式化输入

fscanf(FILE *fp, char *format, arg_list);

• fp：文件指针
• format：将arg_list的变量按format的格式从fp指定的文件中输入。若fp为stdin，就是从键盘等设备输入。
• arg_list：写入文件的变量列表。

所以，fscanf和scanf无太大区别，参数格式参考scanf。

读取文件fp的字符串，直到遇到\n：

char *str;
fscanf(fp, "%s", str);
printf("%s\n", str);

6.8 fprintf——从文件格式化输出

fprintf(FILE *fp, char *format, arg_list);

• fp：文件指针
• format：将arg_list的变量按format的格式输出到fp指定的文件中。若fp为stdout，就是输出到屏幕文件，即在屏幕中显示。
• arg_list：写入文件的变量列表。

将一字符串输出至文件：

int grade = 80;
fprintf(fp, "grade = %d\n", grade);

而后用fscanf读取：

char *str;
int num;
fscanf(fp, "%s = %d", str, &num);
printf("%s\n", str);
printf("%d\n", num);

由此可见，fprintf写入的字符串grade是有字符串结束符'\0'的。

七、总结

最后，总结一下：fopen、fclose是基础操作，fseek移动指针好用，ftell可算长度以便偏移，feof文件末尾，fread、fwrite常用。

好了，本篇文章结束，感谢观看！

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