0. 前言

好久不见，我是anduin。这次为大家带来的是C语言的文件操作。C语言中，文件操作也是很重要的一部分。它可以让数据持久化，让数据有效的保存。特别是对于一些小项目：学生管理系统、通讯录等提供了莫大的帮助，因为这样就可以让数据持久化，不必每次打开程序重新录入信息。而本篇文章就是对文件操作做了一个较为详细的讲解。话不多说，我们这就开始讲解！

1. 为什么使用文件？

假设我们使用C语言实现了一个通讯录，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。

2. 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)。

2.1 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)。

2.2 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。

   例如一个test.exe文件，想要从内存中将数据写入test.txt文件。同样的我也可以将test.txt文件读取到内存中。这个test.txt文件就叫做数据文件。

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。

2.3 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

• 文件路径：c:\code\
• 文件主干：test
• 文件后缀：.txt

为了方便起见，文件标识常被称为文件名。

3. 文件的打开和关闭

在生活中，我们想要往一个瓶子里灌水，那么我们先要打开瓶子。往里灌水或往外取水，使用完毕时候关闭瓶子。

对于文件也是这样，我们必须先打开文件，然后读文件(从文件中读取数据到内存中，相当于往里灌水)或写文件(将内存中数据写入文件中，相当于往外取水)。最后关闭文件。

3.1 文件信息区

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)。文件信息区和文件之间建立了一个映射的关系，文件信息区的文件用来描述这个文件的基本信息。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：

// 描述文件的相关信息
struct _iobuf 
{
    char *_ptr;
    int _cnt;
    char *_base;
    int _flag;
    int _file;
    int _charbuf;
    int _bufsiz;
    char *_tmpfname;
};
typedef struct _iobuf FILE;// 重命名

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。

而当我们真正想要操作文件的时候该如何操作？

3.2 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”。

想要操作一个文件，我们可以通过文件信息区的起始地址，通过地址找到文件信息区，来联系文件进行操作。

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，比如：

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）。

文件指针可以找到文件对应的文件信息区，通过对应的文件信息区，来访问操作对应文件。

通俗的讲，通过文件指针变量能够找到它关联的文件。

3.3 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。

3.3.1 文件的打开

文件的打开对应的是fopen这个函数：

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

• filename：文件名。
• mode：文件的打开方式。

fopen打开文件成功返回文件信息区的起始地址，类型为FILE*；打开文件失败返回NULL空指针。

下表是mode参数通用的文件打开方式：

注：

• 打开方式一定是以"方式"的形式，否则会报错。
• 当重新运行程序对文件进行写入时，上次的文件中的数据会被清空。

3.3.2 文件的关闭

文件的关闭对应的是fclose这个函数：

int fclose ( FILE * stream );

• stream：文件对应的文件指针

当关闭之后文件指针并不会置为空指针，为了防止误操作，需要将文件指针置为空指针NULL。

这里可以联想一下之前我们使用的malloc和free函数，需要手动置空。

3.3.3 文件打开与关闭的实例

“r”:

int main()
{
  FILE* pf = fopen("test.txt", "r");// =>没有这个文件，r形式打开必须得有这个文件
  if (pf == NULL)
  {
    perror("fopen()");// 会报错
    return 1;
  }
  // 读文件
  // 关闭文件
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}

运行结果：

“w”:

int main()
{
  // 打开文件
  FILE* pf = fopen("test.txt", "w");// w形式打开，若不存在这个文件，会在目录下自动创建该文件
  // 判断是否打开成功
    if (NULL == pf)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  // 写文件
  // 关闭文件
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}

分析：

当以"w"形式打开文件时，若当前工程的目录中不存在该文件，会在该目录中自动创建一个名为text.txt的文件。

运行结果：

3.3.4 文件名的相对路径和绝对路径

在文件名那块，我们知道文件名还包含着路径。但是我们上面的实例缺直接使用了文件名主干 + 文件后缀的形式，这样对吗？

这样是对的，我们并不是漏写或少些，而是使用了相对路径。

相对路径：是从当前路径开始的路径。那么我们输入的test.txt就意味着直接在本工程目录下的文件。

同样的我们还可以使用绝对路径，比如在c:\code\test.txt路径下以"w"形式打开一个文件：

int main()
{
  // 打开文件
  // 绝对路径
  FILE* pf = fopen("c:\\code\\test.txt", "w");
    // \可能会将路径中字符变为转义字符，所以要写成\\的形式，让它为一个\
  if (NULL == pf)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  // 写文件
  // 关闭文件
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}

那么程序运行时，若无此文件，就会在该路径的目录下，创建此文件：