本章重点

• 为什么使用文件
• 什么是文件
• 文件的打开和关闭
• 文件的顺序读写
• 文件的随机读写
• 文本文件和二进制文件
• 文件读取结束的判定
• 文件缓冲区

1. 为什么使用文件

       C语言中的变量和数据通常只在程序运行时存在于内存中，一旦程序结束，这些数据就会被销毁。通过将数据写入文件，可以实现数据的持久性存储，使得数据在程序运行结束后仍然存在，可以在下次程序运行时读取和使用。这意味着它们可以保存在磁盘或其他持久性存储媒介上，并且在计算机重新启动后仍然存在。

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。

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
• 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

3.1 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。

3.2 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：

#include<stdio.h>
int main()
{
  FILE* pf = fopen("data.txt", "r");//当前目录下没有该文件
    //打开文件
  if (!pf)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
     //关闭文件
  fclose(pf);
    pf = NULL;
  return 0;
}

运行结果：

4. 文件的顺序读写

4.1 顺序读写函数介绍

fputc

int fputc ( int character, FILE * stream );

• 将字符写入流并推进位置指示器。
• 该字符被写入流的内部位置指示器所指示的位置，然后自动向前推进一个位置。
• character
• 要写入的字符的 int 提升值。 在写入时，该值在内部被转换为无符号 char。
• stream
• 指向标识输出流的 FILE 对象的指针。

#include<stdio.h>
int main()
{
  //打开文件
  //使用'w'的方式，没有文件的时候新建文件
  FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
  if (!pf)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //写文件
  fputc('1', pf);
  fputc('2', pf);
  fputc('3', pf);
  //关闭文件
  fclose(pf);
  return 0;
}

文件所在位置：

运行结果：

如何写到终端上去呢？

#include<stdio.h>
int main()
{
  //打开文件
  //使用'w'的方式，没有文件的时候新建文件
  FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
  if (!pf)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //写文件
  fputc('1', stdout);
  fputc('2', stdout);
  fputc('3', stdout);
  //关闭文件
  fclose(pf);
  return 0;
}

运行结果：

那如何读文件呢？

#include<stdio.h>
int main()
{
  //打开文件
  //使用'r'的方式，没有文件的时候会报错
  FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
  if (!pf)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //读文件 - 文件末尾或读取失败 - 返回EOF
  int ch = fgetc(pf);
  printf("%c", ch);
  ch = fgetc(pf);
  printf("%c", ch);
  ch = fgetc(pf);
  printf("%c", ch);
  //关闭文件
  fclose(pf);
  return 0;
}

运行结果：

那如何从键盘上读呢？

fgetc

int fgetc ( FILE * stream );

• 返回指定流的内部文件位置指示器当前指向的字符。然后，内部文件位置指示器会向下一个字符推进。
• 如果在调用时流已经到达文件末尾，该函数返回 EOF 并为该流设置文件末尾指示器 (feof)。
• 如果发生读取错误，该函数返回 EOF 并为该流设置错误指示器 (ferror)。
• fgetc 和 getc 是等价的，但在某些库中 getc 可能被实现为宏。
• stream

• 指向标识输出流的 FILE 对象的指针。

#include<stdio.h>
int main()
{
  //打开文件
  //使用'r'的方式，没有文件的时候会报错
  FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
  if (!pf)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //读文件 - 文件末尾或读取失败 - 返回EOF
  int ch = fgetc(stdin);
  printf("%c", ch);
  ch = fgetc(stdin);
  printf("%c", ch);
  ch = fgetc(stdin);
  printf("%c", ch);
  //关闭文件
  fclose(pf);
  return 0;
}

运行结果：

参考图：

【文件操作：解锁高效读写与管理技巧】(中)：https://developer.aliyun.com/article/1424830