文件操作（一、fgets和fputs、fscanf和fprintf、fread 和 fwrite、fopen和fclose、fgetc和fputc）

一、文件的概念

1. 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）。

2. 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。

3.分件的分类

3.1 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）。

3.2 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。

3.3磁盘文件:

在计算机中，磁盘文件被表示为一系列按照特定顺序排列的数据块，每个数据块包含特定的数据类型，例如文本、图像或音频文件。

磁盘文件是计算机里面的文件，存储信息不受断电的影响，
但存取速度相较于内存会慢一些，比较安全。

3.4设备文件:

操作系统中把每一个与主机相连的输入、输出设备看作是一个文件，即设备文件。这些设备可以是打印机、键盘、鼠标、扫描仪、摄像头、音频设备等。这意味着这些设备的输入、输出被等同于对磁盘文件的读和写。

设备文件是操作系统中用于与外部设备进行交互的一种抽象表示，它将设备的输入、输出映射为对文件的读写操作，为用户提供了统一、简便的设备接口。

本期讨论的是数据文件。

之前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文件。

4.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、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）。

文本文件与二进制文件区别

1.换行符的处理方式不同
2.在Windows下
   1.文本文件在内存中的\n保存到磁盘中会变为\r\n
   2.二进制文件在内存中的\n保存到磁盘中依然为\n
Linux操作系统中无差别

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;
}

在VS上打开二进制文件：

三、流和标准流

3.1流

在C语言中，“流”（stream）可以被视为一种特殊的数据结构，它负责在程序和外部设备（如键盘、显示器、文件等）之间进行数据传输。这种传输可以是输入（从设备到程序）或输出（从程序到设备）。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通过流操作的。

这种“流”的概念是抽象化的，它隐藏了底层硬件的复杂性，允许程序员使用一组统一的函数（如printf，scanf等）进行数据的读写操作，而无需关心数据是如何在底层进行实际传输的。这种抽象化使得代码更加简洁、易于理解和维护。

• 顺序访问：流中的数据是按照特定的顺序进行排列的，程序可以按照这个顺序逐个访问和处理数据。
  
• 缓冲机制：为了提高I/O操作的效率，C语言中的流通常使用缓冲机制。这意味着数据在被读取或写入之前会先被存储在缓冲区中，等到缓冲区满或者需要刷新时才进行实际的I/O操作。
  
• 设备无关性：C语言中的流是设备无关的，这意味着程序员无需关心底层设备的具体细节，只需要使用标准的输入/输出函数即可进行数据的读写操作。
  
• 可重定向性：C语言中的流是可重定向的，这意味着程序员可以通过重定向操作将输入/输出流连接到不同的数据源或数据目标上，实现数据的灵活传输
  

总的来说，C语言中的流是一种用于描述和处理数据输入/输出的抽象概念，它为程序员提供了高效、灵活的数据传输方式。通过使用C标准库提供的各种输入/输出函数，程序员可以方便地操作这些流，实现与数据源和数据目标的交互。

3.2 标准流

C语言标准流是C语言中处理输入和输出的一种重要机制，它为程序员提供了灵活、高效的I/O（输入/输出）操作方式。

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，scanf函数就是从标准输入流中读取数据。
  
• stdout - 标准输出流，大多数的环境中输出至显示器界面，printf函数就是将信息输出到标准输出 流中。
  
• stderr - 标准错误流，大多数环境中输出到显示器界面。  
  

这三个标准流在C语言程序中具有特殊地位，它们使得程序能够与用户进行交互，接收输入并输出结果。同时，通过使用标准流，程序员可以更加方便地控制程序的输入和输出行为，例如通过重定向和管道等操作将输入和输出连接到不同的设备和文件上。

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。

四、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声明：

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。（通过File f即可控制整个结构体，而内部流如何维护文件，结构体等可以忽略）

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。

比如：

五、文件操作函数

5.1文件函数与文件使用方式的分类

文件的顺序读写

文件的使用方式：

按常用序：

5.2文件的打开fopen和关闭fclose

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。

如果没有指定文件路径，则默认为当前工作目录。

//首先定义文件指针：fp
FILE *fp;
//用fopen()函数打开文件， r——>以只读方式打开
fp = fopen("test.txt", "r"); //没有指定文件路径，则默认为当前工作目录。

//打开文件

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

//关闭文件

int fclose ( FILE * stream );

实例代码：

int main()
{
  //打开文件，为了写
  //如果文件打来失败，会返回NULL
  //
  //FILE* pf = fopen("C:\\Users\\zpeng\\Desktop\\data.txt", "w");
  //. 表示当前目录
  //.. 表示上一级路径
  //FILE* pf = fopen("./../../data.txt", "w");
  FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
    // 尝试以写入模式（"w"）打开一个名为"data.txt"的文件。  
    // 如果文件不存在，它会被创建。如果文件已存在，其内容会被清空，为新的写入内容做准备。
  if (pf == NULL)
  {
    perror("fopen");
        // 这里，它会输出"fopen: "后跟具体的错误原因，比如权限不足、路径不存在等。
    return 1;
  }
  //写文件
  //关闭文件
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}

如果文件不存在：

5.3字符输入fgetc和输出fputc

int main()
{
//打开文件
FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
  perror("fopen");
  return 1;
}
//写文件
int i = 0;
for (i = 0; i < 26; i++)
{
  fputc('a' + i, stdout);//输出26个字母到屏幕上
  //fputc('a' + i, pf);//输出26个字母到文本中
      //fputc('\n', pf)；
  }
  //关闭文件
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}

使用fputc('a' + i, stdout);//输出到屏幕上

使用fputc('a' + i, pf);//输出到文本上

写一个代码，完成将data1.txt文件的内容，拷贝一份生成data2.txt文件

文件拷贝

从data1.txt中读取数据写到data2.txt的文件中

int main()
{
  FILE* pfread = fopen("data1.txt", "r");
  if (pfread == NULL)
  {
    perror("fopen->data1.txt");//打开data1.txt失败
    return 1;
  }
  FILE* pfwrite = fopen("data2.txt", "w");
  if (pfwrite == NULL)
  {
    fclose(pfread);//关闭data1.txt
    pfread = NULL;//释放pread的空间
    perror("fopen->data2.txt");//打开data2.txt失败
    return 1;
  }
  //数据的读写（拷贝）
  int ch = 0;
  while ((ch = fgetc(pfread)) != EOF)
  {
    fputc(ch, pfwrite);
  }
  fclose(pfread);
  fclose(pfwrite);
  return 0;
}

5.4文本行输入fgets和输出fputs

int main()
{
  FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
    // 使用fopen函数尝试打开名为"data.txt"的文件，模式为"w"，即只写模式
  if (pf == NULL)
  {
    return 1;
  }
  //写文件 - 写一行 - fputs不会自动换行
  fputs("abcdef\n", pf);
  fputs("abcdef\n", pf);
  fputs("abcdef\n", pf);
  fputs("abcdef\n", pf);
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}

int main()
{
  FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
    // 使用fopen函数尝试打开名为"data.txt"的文件，模式为"r"，即只读模式
  if (pf == NULL)
  {
    return 1;
  }
  //读取
  char arr[20] = "xxxxxxxxxxxxxxx";  // 定义一个字符数组arr并初始化为"xxxxxxxxxxxxxxx"  
    fgets(arr, 10, stdin);  // 从标准输入读取最多9个字符（第10个位置为字符串终止符'\0'）并存储到                            
    arr中  
    fputs(arr, stdout);  // 将arr中的字符串输出到标准输出(stdout)
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}

5.5格式化输入fscanf和输出fprintf

struct Stu
{
  char name[20];
  int age;
  float score;
};
int main()
{
  struct Stu s = { "zhangsan", 20, 90.5f };
  FILE*pf = fopen("data.txt", "w");
    // 使用fopen函数以写入模式("w")打开一个名为"data.txt"的文件  
    // 如果文件不存在，则创建该文件；如果文件已存在，则清空其内容
  if (pf == NULL)
  {
    return 1;
  }
    //写读文件
    fscanf(pf, "%s %d %f", s.name, &(s.age), &(s.score));
    //                    name是数组，表示的就是地址
    fprintf(stdout, "%s %d %.1f\n", s.name, s.age, s.score);
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}

5.6二进制输入 fread 和输出 fwrite

struct Stu
{
  char name[20];
  int age;
  float score;
};
int main()
{
  struct Stu s = { 0 };
  FILE* pf = fopen("data.txt", "rb");
  if (pf == NULL)
  {
    return 1;
  }
  //二进制的形式读文件
  fread(&s, sizeof(s), 1, pf);
  printf("%s %d %.1f\n", s.name, s.age, s.score);
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}

今天就先到这了！！！

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