文件操作
为什么使用文件
我们前面学习结构体时，写了通讯录的程序，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。
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）。
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.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。
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。该结构体类型是有系统声明的，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;
图解
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。
我们可以创建一个FILE* 类型的指针来维护这个变量
FILE* pf;
文件的打开和关闭
文件的打开和关闭需要用到两个库函数
fopen函数
第一个参数是要打开的文件名
第二个参数是以什么方式打开
返回一个FILE*类型的指针
fclose函数
参数是指向一个文件的FILE*指针
关闭指针指向的文件
fopen函数需要一个打开方式
那么常见的打开方式有哪些呢？
举例说明
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
//以“只写”的方式打开“test.txt”
fclose(pf);
//关闭pf指向的文件 也就是test.txt
pf = NULL;
//将指针置为空指针
return 0;
}
这里的只读指的是从文件中向程序中读入信息
只写指的是向文件中写入信息
只读如果文件不存在 报错
只写如果文件不存在 创建一个新文件
文件的顺序读写
这些函数都是实现顺序读写的函数
流
上面的表格出现了所有输出流/所有输入流的概念
那什么是流呢？
我们可以想到 一段数据可以输出到屏幕上，可以输出到文件里，可以输出到硬盘上
很明显 想要将数据放在这么多种类的输出设备上 需要的方法肯定是不同的
但是我们作为程序员不可能全部学会这些方法
所以就出现的流的概念
流就是帮我们将所有的这些方法封装好 我们只需要将数据传输到流中 就可以实现到任何输出设备上
图解
任何一个c程序在打开时默认打开三个流
标准输入 - stdin（键盘）
标准输出 - stdout（屏幕）
标准错误 - stderror（屏幕）
类型都是FILE*
举例
我们可以看到字符输入函数fgetc适用于所有输出流
fgetc参数是流
函数功能是从一个流中获取一个字符
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
char ret = fgetc(stdin);
这里因为适用于所有输出流 我们在这里使用标准输入流
printf("%c", ret);
return 0;
}
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
int ret = fgetc(pf);
//我们在这里使用文件
printf("%c", ret);
return 0;
}
运行程序
可以看到读入了文件中第一个字符a
即可证明适用于所有输入流
我们还可以验证只适用于文件的二进制输入fread
我们尝试用fread从其他流中获取
对比scanf/fscanf/sscanf和printf/fprintf/sprintf
scanf和printf我们都是熟悉了
scanf：从键盘上读取格式化的数据
printf：将格式化的数据输出到屏幕上
那么接下来看fprintf和fscanf
将格式化的数据写入流
从流中读取格式化的数据
举例
这里从test.txt文件中格式化读入一个字符串
发现可以打印
我们也可以采用标准输入流来使用这个函数 因为他适用于所有输入流
fprintf将arr字符串的内容打印到test.txt文件中
流选择标准输出流 即可打印到屏幕上
所以fscanf和sprintf的能力包含了scanf和printf
最后还有sscanf和sprintf
读一个格式化数据从一个字符串中
写一个格式化数据从一个字符串中
举例
我们可以看到在使用sprintf函数将结构体变量s中的信息格式化打印到buf数组中
我们直接打印buf数组就可以打印出结构体的信息
我们这次将结构体s的成员信息放在buf数组后
使用sscanf将buf数组中储存的信息在格式化传给结构体变量temp
打印temp的成员信息 发现就是s中的成员信息
文件的随机读写
我们发现无论是fgetc还是fputc fgets还是fputs 都是从文件的开头开始读写
这是因为有一个指针来指向文件的起始位置
我们可以通过改变指针指向的位置来实现随机读写
fseek
该函数的作用是重新定位流位置指示器，也就是改变指针指向的位置
第一个参数是流
第二个参数是要对指针位置的偏移
第三个参数有三个选项
第一个为文件的开始
第二个为当前指针所指向的位置
第三个为文件的末尾
返回值
如果成功，函数返回0。否则，返回非零值。当读写发生错误时，设置错误指示器(ferror)。
举例
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
//文件中储存的是字符串abcdefg
int tmp1 = fgetc(pf);
printf("%c\n", tmp1);
int tmp2 = fgetc(pf);
printf("%c\n", tmp2);
int tmp3 = fgetc(pf);
printf("%c\n", tmp3);
//这里每使用一次fgetc指针就向后偏移一次
//下次打印正常来说应该打印字符d
int ret = fseek(pf, -2, SEEK_CUR);
//这里从当前位置向前偏移两个单位，也就是下次打印b
int tmp4 = fgetc(pf);
printf("%c\n", tmp4);
return 0;
}
ftell
这个函数很简单 就是返回指针相对于文件起始位置的偏移量
rewind
这个函数很简单 就是将指针重新指向文件起始位置
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（VS2013测试）。
简单来说
例如10000的存储
如果二进制存储就是将10000转化为二进制 然后再存储
如果按文本形式存储就是分别将1 0 0 0 0 0五个数组转化为二进制在存储
图解
文件读取结束的判定
在判断文件结束时
一定要判断是读取失败结束，还是遇到文件尾结束
- 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 . - 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。
这里一定要注意 feof和ferror函数是在已经知道文件结束的情况下 判断是由于什么情况结束的
文本文件
#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);
}//这里文件已经读取结束了
//下面判断文件是由于什么原因结束的
//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);
}
如果feof返回值为真，说明文件是因为到文件末尾而结束
如果ferror返回值为朕，说明文件在读取的过程中出错了
二进制文件
#include <stdio.h>
int main(void)
{
double a[5] = { 1.,2.,3.,4.,5. };
FILE* fp = fopen("test.bin", "wb"); // 必须用二进制模式
fwrite(a, sizeof(double), 5, fp); // 写 double 的数组
fclose(fp);
double b[5];
fp = fopen("test.bin", "rb");
size_t ret_code = fread(b, sizeof(double), 5, fp); // 读 double 的数组
if (ret_code == 5)
//如果读取到五个数据
//打印出来
{
puts("Array read successfully, contents: ");
for (int n = 0; n < 5; ++n) printf("%f ", b[n]);
putchar('\n');
}
else
//如果没有读取到五个数据 想知道原因
{ // error handling
if (feof(fp))//feof返回真 说明是因为文件结束了
printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
else if (ferror(fp)) //如果ferror返回真 说明文件读取错误了
{
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。
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。
