C语言之文件操作篇（1）

今天我们来介绍C语言的文件操作。之前我们实现的通讯录有两个问题

• 信息太多，空间小了；信息太少，空间大了。怎么解决呢？动态内存管理！已经解决了
• 录入的个人信息，等程序结束之后，就不在了。因为数据是存放在内存中的，只要程序退出，掉电，都会丢失。怎么解决？文件存储，数据库！本篇我们就来讲C语言文件操作

为什么要使用文件

• 使用文件我们可以将数据直接存放到电脑的硬盘上，做到了数据的持久化。我们一般数据持久化的方法有：

1. 把数据存放到磁盘文件
2. 存放到数据库等方式

今天我们重点介绍【把数据存放到磁盘文件上】

什么是文件

在程序运行起来时，程序中数据都是放在内存中的。如果要保存这些数据，不至于丢失，我们可以【使用文件】来保存信息，文件放在【硬盘】上。本片就是介绍【C语言操作文件】

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。（从文件功能角度来分类）

• 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。

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】（提供数据和存储数据）。

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。文件标识常被称为【文件名】

文件名包含三个部分：文件路径 + 文件名主干 + 文件后缀（可有可无,后缀不是必须有的）

例如： c:\code\test.txt     data.txt

文件名的访问路径

在访问文件名有两种方式：绝对路径 和 相对路径

• 相对路径：. 表示当前路径   .. 表示上一级路径
• 绝对路径：复制当前【位置】
• 特别提醒：【文件的扩展名】一定要勾选上

相对路径

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include<stdio.h>
int main()
{
  //打开文件
  FILE* pf = fopen(".\\data.txt", "w");
  FILE* pf = fopen(".\\..\\data.txt", "w");
  FILE* pf = fopen(".\\..\\..\\data.txt", "w");
  FILE* pf = fopen("\\data.txt", "w");
  FILE* pf = fopen("..\\..\\data.txt", "w");
  FILE* pf = fopen("..\\..\\data.txt", "w");
  if (pf == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //写文件
  //关闭文件
  fclose(pf);
  //关闭失败
  if (pf == -1)
  {
    perror("fclose");
  }
  //关闭成功 0
  else
  {
    pf = NULL;
  }
  return 0;
}

绝对路径

文件类型

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。

• 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，二进制文件。
• 文本文件：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。

我们来看一个是示例：

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（VS2013测试）

二进制文件

#include<stdio.h>
int main()
{
  int a = 10000;
  FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
  if (pf == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  fwrite(&a, 4, 1, pf);//二进制的形式写到文件中
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}

文本文件

#include<stdio.h>
int main()
{
  int a = 10000;
  FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
  if (pf == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  fputs(&a, pf);//文本文件的形式写到文件中？？？？？？？？？？
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  return 0;
}

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。
• 缓冲文件系统为了处理程序的效率更高。

#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");
  s1eep(10000); 
  fclose(pf);
  pf = NULL;
  //注:fclose在关闭文件的时候，也会刷新缓冲区 pf= NULL;
  return 0;
} //证明缓存区的存在

上面这段代码：

• 首先把文件打开，将字符串放到缓冲区。
• 延迟10s,这时候打开文件。发现有文件：没有缓冲区的存在。发现没有文件：文件在缓冲区
• 刷新将字符串数据放到磁盘上的文件中
• 延迟10s，打开文件发现还是有信息，证明在fclose关闭文件的时候，文件还是存在
• 因为fclose在关闭文件的时候，也会将文件刷新到缓冲区，所以在fclose之前文件就存在，所以证明确实有缓冲区的存在。

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，可能导致读写文件丢失的问题。

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。该结构体类型是有系统声明的，取名【FILE】。而且在fopen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。

• 例如 VS2008编译环境提供的 stdio.h 头文件中有以下的文件类型声明

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。fopen同时也都会返回一个【FILE*的指针变量】指向该文件，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。

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pf能够找到与它关联的文件。pf是用于维护这个FILE结构的。

• 首先， 在打开fopen每个文件都在内存中开辟了一个相应的【文件信息区】
• 其次，同时fopen会返回【文件信息区】的起始地址，请用【PILE类型的指针pf】接收

文件的打开与关闭

把大象装进冰箱需要几步，第一 打开冰箱门，第二把大象塞进去，第三 关上冰箱门。同理文件在进行读写操作之前先打开文件，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。

fopen

fopen - C++ Reference (cplusplus.com)

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

• 头文件#include<stdio.h>
• fopen参数filename 是char类型的指针，是文件名。（由const修饰防止被修改）
• fopen参数mode 是char类型的指针，指打开方式。
• fopen的返回值是FILEl类型的指针，成功，返回的是文件信息区的起始地址。 失败，返回一个空指针。（所以这里一定要注意需要判断）

fclose

fclose - C++ Reference (cplusplus.com)

int fclose ( FILE * stream );

• 头文件#include<stdio.h>
• fclose的参数是stream是FILE类型的指针，指文件信息区的起始地址。
• fclose返回值是整型int。如果成功，返回0；如果失败，返回-。（失败需要找原因，成功需要将指针赋值为NULL，防止野指针）

打开方式如下

站在文件的角度，从文件里读取到屏幕，或者从键盘上写东西到文件。

      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                                               出错
• “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                                    出错
• “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

#include<stdio.h>
int main()
{
  FILE* pf;
  //打开文件
  pf = fopen("data.txt", "w");
  if (pf == NULL)
  {
    perror("fopen");
    return 1;
  }
  //写文件
  //关闭文件
  fclose(pf);
  //关闭失败
  if (pf == -1)
  {
    perror("fclose");
  }
  //关闭成功 0
  else
  {
    pf = NULL;
  }
  return 0;
}

w

r

还有一些打开方式的使用大家自己下去动手磋磨搓摩！！

✔✔✔✔✔最后，感谢大家的阅读，若有错误和不足，欢迎指正！希望自己11月12月的考试全部pass!!pass!!

代码------→【gitee:唐棣棣 (TSQXG) - Gitee.com】

联系------→【邮箱：2784139418@qq.com】