【C语言进阶】文件操作

1.文件的概念

我们在使用计算机的过程中，有些数据在我们关闭计算机以后还会被保存，当我们再次打开计算机时，数据还会存在，这就是被保存在硬盘上的数据。那么实现数据的持久化，就需要文件。

什么是文件？磁盘上的文件是文件，但是在程序设计中，我们所说的文件分为两种：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。

每个文件都有一个唯一的文件表示，便于用户识别和引用。为了方便起见，文件标识常被称为文件名。每个文件名包含三个部分：文件路径+文件名主干+文件后缀。

例如： c:\code\test.txt

2.文件的打开和关闭

1.文件指针

在缓冲文件系统中，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。

注：任何一个C程序，只要运行起来，就会默认打开3个流：stdin-标准输入流（键盘）、stdout-标准输出流（屏幕），stderr-标准错误流（屏幕） ，且类型都是FILE*。

在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;

对于不同的C编译器，FILE类型包含的内容大同小异，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。

2.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 );

打开方式如下：

3.文件的顺序读写

4.文件的随机读写

1 fseek

函数功能

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。

int fseek( FILE *stream, long offset, int origin );
// stream 对应文件指针
// offset 相对于origin参数的偏移量
// origin 偏移量的参考位置
// int 函数返回值，设置成功返回0，否则返回非0

 origin参数可能的取值

2、ftell

函数功能

返回文件指针相对于起始位置的偏移量。

函数参数

long int ftell ( FILE * stream );
// stream 对应函数指针
// long int 函数返回值，正常时返回函数指针相对于起始位置的偏移量，出错时返回-1L

3、rewind

函数功能

让文件指针的位置回到文件的起始位置。

函数参数

void rewind ( FILE * stream );
// stream 对应文件指针

5. 文件读取结束的判定

牢记：在文件读取过程中，不能用feof函数的返回值直接用来判断文件的是否结束,而是应用于当文件读取结束的时候，判断是读取失败结束，还是遇到文件尾结束。

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。  

6.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。  

这里附上一份代码，有兴趣的可以自己测试一下。

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
//VS2013 WIN10环境测试
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;
}

通过上述代码，我们可以得出结论：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。