在之前我们编写的程序中，我们总要录入一些数据给予程序用于计算，但是当我们退出程序后录入的数据会销毁，因为此时数据都是存放在内存中。等到下次再运行程序时，数据又得从新录入，这样就非常的难受。
我们就得想一种办法，使录入的数据可以让数据持久化，这时我就就可以使用文件操作，把录入的数据存放到文件中，这样就可以使输入的数据持久保存，等到下次打开程序就可以继续使用文件中的数据，非常好用！！！
下面让我们深入了解文件。
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）。
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）。
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。
这篇博客我们讨论的是数据文件
在之前的内容中我们处理数据的输出输入全部是以终端为对象，即终端的键盘输入数据，运行结果输出到显示屏上。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。
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
一般情况下同一个路径下的文件名是唯一的不可以重复！
为了方便起见，文件标识常被称为文件名。
文件的打开和关闭
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申明：
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。 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找到与它关联的文件。
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。
//打开文件 FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode ); //关闭文件 int fclose ( FILE * stream );
在fopen函数中第一个参数非常的明显，就是创建一个文件名，一般用字符串来表示。但是第二个参数是什么意思呢？这里对应的是文件的打开方式。打开方式如下：
| 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 | 建立一个新的文件 |
| “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，建议一个新的文件 | 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 |
下面我们将进行使用：
#include<stdio.h> int main() { FILE* fp = fopen("data.txt", "r"); if (fp == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //读文件 //关闭文件 return 0; }
在当前路径下，我们以只读形式“r“打开data.txt文件。但是此路径中我们没有创建data.txt文件，所以FILE*fp会接收一个空指针，我们使用if进行判断，并且用perror函数进行错误打印，我们就可以看到：
但如果我们在此路径下创建一个文件再次进行只读打开时，会是怎么样呢？
代码不会报错，正常运行。
#include<stdio.h> int main() { FILE* fp = fopen("data.txt", "w"); if (fp == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //读文件 //关闭文件 return 0; }
我们将代码不变，只是将只读模式换成只写模式，如果在路径下没有此文件，就会新创建一个文件。
而关闭文件就非常简单了，使用fclose函数将文件指针放入即可。最后别忘了将关闭文件后的指针置为空指针。
#include<stdio.h> int main() { FILE* fp = fopen("data.txt", "w"); if (fp == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //读文件 //关闭文件 fclose(fp); fp = NULL; return 0; }
那我们应该怎么读写文件呢？这里分为两种方式：1.顺序读写2.随机读写。
文件的顺序读写
顺序读写函数介绍
我们在之前所用的scanf函数printf函数为什么不用打开标准输入流标准输出流，直接在函数中输入输出想要的内容即可。因为C语言程序中只要运行起来，默认就打开3个流。标准输出流stdin标准输出流stdout和标准错误流strerr。所以我们不需要再打开，但是文件输入输出就必须打开数据流。
我们来一一解释一下上面的函数：
fgetc、fputc函数是针对所有输入输出流的，我们既可以使用标准输入输出流也可以对文件使用。
fputc是将想要的字符作为参数，后面的参数是文件指针，指向将要写入的文件中。如果我们想在屏幕输出可以使用stdout进行。
#include<stdio.h> int main() { FILE* fp = fopen("data.txt", "w"); if (fp == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //读文件 fputc('w', fp); //关闭文件 fclose(fp); fp = NULL; return 0; }
我们将w字符输入到文件data.txt文件中去，我们可以在相同路径下找到此文件看内容：
这样我们就可以内容录入到文件中了。现在我们想读取文件中的内容只需要使用fgetc函数将文件的指针给予即可。
int main() { FILE* fp = fopen("data.txt", "w"); if (fp == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //读文件 for (int i = 0; i < 3; i++) { fputc('a' + i, fp); } //关闭文件 fclose(fp); fp = NULL; return 0; }
我们利用for循环可以进行连续输入abc。
这就是顺序读写。
fgetc函数就是读入文件内容的函数。返回值就是每次读取内容的数。
int main() { FILE* fp = fopen("data.txt", "r"); if (fp == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //读文件 for (int i = 0; i < 3; i++) { int ch = fgetc(fp); printf("%c ", ch); } //关闭文件 fclose(fp); fp = NULL; return 0; }
刚才在data.txt文件中存放的内容为abc，fgetc读取也是顺序读取，我们利用for循环读取三次就可以将内容从文件中读取。
接下来是文本行输入输出函数fgets、fputs。它们也是针对全部输入输出流。
fputs函数与fputc函数差不多，只不过第一个参数为字符串。第二个文件就是想要输入的到位置指针，既可以是屏幕stdout也可以是文件。
int main() { FILE* fp = fopen("data.txt", "w"); if (fp == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //写文件 fputs("hello world", fp); fputs("hehe", fp); //关闭文件 fclose(fp); fp = NULL; return 0; }
我们将hello world和hehe这两个字符串输入到data.txt文件中。那么在文件中这两个字符串是放在一行还是两行呢？
是放在一行的，所以想要换行时我们得自己加换行符\n。
int main() { FILE* fp = fopen("data.txt", "w"); if (fp == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //写文件 fputs("hello world", stdout); fputs("hehe", stdout); //关闭文件 fclose(fp); fp = NULL; return 0; }
如果我们将fputs第二个参数写成stdout，函数就成为标准输入，将输出在屏幕上。
fgets函数的参数：
一般函数读取内容就是第二个参数num-1个字符，或者遇到\n也会提前停止。
int main() { FILE* fp = fopen("data.txt", "r"); if (fp == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //读文件 char arr[10] = { 0 }; fgets(arr, 10, pf); printf("%s", arr); fgets(arr, 10, fp); printf("%s", arr); //关闭文件 fclose(fp); fp = NULL; return 0; }
data.txt文件中放的是hello worldhehexxxxxxxxx字符串，我们现在从文件中读取10-1个字符放到创建好的字符数组中去，再去打印到屏幕上：
只读取9个字符，在末尾会给字符串加上\0结束。
如果我们在读一次：
就会继续沿着刚才读完的后面继续读9个字符，然后再末尾加上\0结束。
刚才说的两种函数都非常的局限，只能写一种格式的内容。但是fscanf、fprintf函数就可以将格式的数据全部输入输出。
下面让我们了解这两个函数：
这两个函数中其实与printf、scanf只有一个不同点，就是有一个文件指针参数。说明这两个函数也适合所有流。
struct S { int a; float s; }; int main() { FILE* fp = fopen("data.txt", "w"); if (fp == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //写文件 struct S s = { 100,3.14f }; fprintf(fp, "%d, %f", s.a, s.s); //关闭文件 fclose(fp); fp = NULL; return 0; }
我们创建一个结构体，里面成员有一个int类型一个浮点类型。我们想要将结构体的内容写入到文件中去，我们使用fprintf进行操作（与printf相似，只是在前面加入一个文件指针）即可
我们就可以看文本：
我们也可以将文件中的内容读出来：
int main() { FILE* fp = fopen("data.txt", "r"); if (fp == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //读文件 struct S s = { 0 }; fscanf(fp, "%d, %f", &(s.a), &(s.s)); printf("%d %f\n", s.a, s.s); //关闭文件 fclose(fp); fp = NULL; return 0; }
还是刚才录入的数据，我们用fscanf函数从文件中读到我们的结构体中，再将结构体成员打印，即可得到答案。
scanf：从标准输入流读取格式化数据。
printf：向标准输出流写格式化数据。
fscanf：适用于所以输入流的格式化输入函数
fprintf：适用于所以输出流的格式化输出函数
还有两个函数与scanf、printf很想的函数：sscanf、sprintf。这两个函数是干嘛的呢？
这两个函数分别是将格式化的数据放到字符串中去的， 从字符串中提取格式化数据的。
sscanf：从字符串中读取格式化数据
sprintf：将格式化数据转换成字符串
我们可以类似fprintf、fscanf函数，将文件指针转换为数组指针即可，这里就是为了让大家区分一下，不要搞混淆。
二进制的输入输出
从ptr这个位置开始，找count个大小为size字节的内容放到文件stream中去。
struct S { int a; float s; char str[10]; }; int main() { FILE* fp = fopen("data.txt", "wb"); if (fp == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //读文件 struct S s = { 100,3.14f,"world"}; fwrite(&s, sizeof(struct S),1,fp); //关闭文件 fclose(fp); fp = NULL; return 0; }
使用二进制输出时，文件打开方式就应该以二进制形式打开”wb”。使用fwrite将结构体成员内容以二进制形式写入文本中。
二进制写入的内容一般看不懂。
fread函数与fwrite函数参数相同，做的内容刚好与其相反。
在文件中找count个size大小的内容放入str中去。
struct S { int a; float s; char str[10]; }; int main() { FILE* fp = fopen("data.txt", "rb"); if (fp == NULL) { perror("fopen"); return 1; } //读文件 struct S s = { 0 }; fread(&s, sizeof(struct S), 1, fp); printf("%d %f %s\n", s.a, s.s, s.str); //关闭文件 fclose(fp); fp = NULL; return 0; }
使用二进制读模式，将文本中的内容读入结构体中去，再打印即可。
文件的随机读写
fseek函数
根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。
假设文件中放入abcdefghi，我们想要读f字符，我们就使用fseek函数，给予文件指针，偏移量为5，最后一个给从文件开头位置读：SEEK_SET。
int main() { FILE* pf = fopen("data.txt", "r"); if (pf == NULL) { perror(fopen); return 1; } //读文件 //定位文件指针到f fseek(pf, 5, SEEK_SET); int ch = fgetc(pf); printf("%c\n", ch); fclose(pf); pf = NULL; return 0; }
我们就可以读出文件中的f字符。
如果我们向从文件末尾读取f字符，只需要将fseek函数中的偏移量参数换成-4，从文件末尾读起：SEEK_END.即可
fseek(pf,-4,SEEK_END);
当我们先打印了三个字符abc，再想要打印a，我们就可以使用fseek(pf,-3,SEEK_CUR);即可。
ftell 函数
返回文件指针相对于起始位置的偏移量。
int main() { FILE* pf = fopen("data.txt", "r"); if (pf == NULL) { perror(fopen); return 1; } //读文件 int ch = fgetc(pf); printf("%c\n", ch); ch = fgetc(pf); printf("%c\n", ch); ch = fgetc(pf); printf("%c\n", ch); int pos = ftell(pf); printf("%d\n", pos); fclose(pf); pf = NULL; return 0; }
当使用fgetc函数打印三次文件内容时，再用ftell函数就可以知道文件当前位置与首元素位置的偏移量为3。
rewind函数
让文件指针的位置回到文件的起始位置。
当我们使用文件指针后文件指针相对于首元素有了偏移量时，这时使用rewind函数就可以使文件指针回到开头。
int main() { FILE* pf = fopen("data.txt", "r"); if (pf == NULL) { perror(fopen); return 1; } //读文件 int ch = fgetc(pf); printf("%c\n", ch); ch = fgetc(pf); printf("%c\n", ch); ch = fgetc(pf); printf("%c\n", ch); rewind(pf); ch = fgetc(pf); printf("%c\n", ch); fclose(pf); pf = NULL; return 0; }
文本文件和二进制文件
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。
文件读取结束的判定
被错误使用的feof函数
牢记：在文件读取过程中，不能用feof函数的返回值直接来判断文件的是否结束。
feof 的作用是：当文件读取结束的时候，判断是读取结束的原因是否是：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。 正确的使用：
文本文件的例子：
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main(void) { int c; // 注意：int，非char，要求处理EOF FILE* 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EOF while ((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 <stdio.h> 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 handling if (feof(fp)) printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n"); else if (ferror(fp)) { perror("Error reading test.bin"); } } fclose(fp); }
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。
#include <stdio.h> #include <windows.h> int main() { FILE*pf = fopen("test.txt", "w"); fputs("abcdef", pf);//先将代码放在输出缓冲区 printf("睡眠10秒-已经写数据了，打开test.txt文件，发现文件没有内容\n"); Sleep(10000); printf("刷新缓冲区\n"); fflush(pf);//刷新缓冲区时，才将输出缓冲区的数据写到文件（磁盘） //注：fflush 在高版本的VS上不能使用了 printf("再睡眠10秒-此时，再次打开test.txt文件，文件有内容了\n"); Sleep(10000); fclose(pf); //注：fclose在关闭文件的时候，也会刷新缓冲区 pf = NULL; return 0; }
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。
