【C语言】—— 文件操作（上）

一、 为什么使用文件二、 什么是文件2.1、 程序文件2.2、 数据文件2.3、 文件名2.4、二进制文件与文本文件

三、 文件的打开和关闭3.1、流和标准流（1）流（2）标准流

3.2、文件指针

四、文件的打开和关闭

一、 为什么使用文件

我们为什么要使用文件呢？回答这个问题之前，我们先来看一段代码：

<code>#include<stdio.h>

int main()

{

int n = 0;

scanf("%d", &n);

printf("%d\n", n);

return 0;

}

这段代码创建了一个变量

n

n

n，当程序运行时，我们输入一个值（比如说 10 ）存在变量

n

n

n 中，当我们下一次运行程序时，这个10 不见了，它的值又恢复到 0，我们又得重新输入一个值。

原来，像

n

n

n 这样的变量是在内存里创建的，当程序结束时，刚刚申请的 4 个字节又还给了操作系统，当程序再次运行时，

n

n

n中的值依然是 0。

因此，如果将数据存在内存中，当程序结束，下次再运行时，这个值就不见了，它无法持久化地保存起来。

怎么办呢？

这时我们想，如果我们在电脑上创建了一个文件，文件中存这一个 10。这个文件是放在硬盘上的（比如C盘、E盘）。这即使把电脑关机，下次打开里面依然存的是 10。

这是因为，当我们把数据放在文件中，即硬盘上时，这些数据会持久化地保存下来。而相对的，放在内存中数据只要程序退出，数据就丢失了。

因此当我们想把数据持久化地保存下来时，就需要文件。

二、 什么是文件

硬盘（磁盘）上的文件就是文件。

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（从文件功能的角度分类）

2.1、 程序文件

所谓的程序文件就是我们写出来的代码，程序文件包括源程序文件（后缀文

.

c

.c

.c）,目标文件（

w

i

n

d

o

w

s

windows

windows 环境后缀为

.

o

b

j

.obj

.obj），可执行程序（

w

i

n

d

o

w

s

windows

windows环境后缀为

.

e

x

e

.exe

.exe）

2.2、 数据文件

什么是数据文件呢？当我们写程序，<code>从某一个文件中读取数据；或者把一些数据写到文件中，这种文件就称为数据文件。

本章我们讨论的内容主要是数据文件。

在之前的学习中，我们所处理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（屏幕）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的文件。

2.3、 文件名

一个文件要有唯一标识，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

如：c:\code\test.txt

c:\code\ 为文件路径

t

e

s

t

test

test 为文件名主干

t

x

t

txt

txt 为文件后缀

2.4、二进制文件与文本文件

根据文件的组织形式，数据文件一般被称为文本文件和二进制文件

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出文件中，就是二进制文件。

前面曾提到的

.

o

b

j

.obj

.obj文件就是一种 二进制文件，通过文本编辑器打开是一堆乱码，我们是看不懂的

如果要求在外存上以

A

S

C

I

I

ASCII

ASCII 码的形式存储，则需要再存储前转换。以

A

S

C

I

I

ASCII

ASCII 字符存储的文件就是文本文件。

那么一个数据在文件中是如何存储的呢？

<code>字符一律以

A

S

C

I

I

ASCII

ASCII 码形式存储，数值型数据及可以用

A

S

C

I

I

ASCII

ASCII 码形式存储，也可以使用二进制形式存储。

什么意思呢？假设现在有一个整数 10000:

如果以

A

S

C

I

I

ASCII

ASCII 码的形式存储，则磁盘中占用 5 个字节（一个字符一个字节）：一个字符 ‘1’，四个字符 ‘0’

如果以二进制的形式存储，磁盘上只占4个字节（一个整型）

而以

A

S

C

I

I

ASCII

ASCII 码形式存储则为<code>文本文件；以二进制形式存储则为二进制文件。

测试代码：

#include<stdio.h>

int main()

{

int a = 10000;

FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");

fwrite(&a, 4, 1, pf);//二进制的形式写到文件中

fclose(pf);

pf = NULL;

return 0;

}

这段代码可能有些看不懂，但是没关系，我们只需知道其大致意思即可：这段代码就是将 10000 以二进制的形式写到文件中

执行程序后，我们直接打开文件：

我们再通过二进制的形式打开文件

VS上打开二进制文件的方法

10000 在二进制文件中

那 10 和 27 又是什么意思呢？其实就是 0001 0000 和 0010 0111 的<code>十六进制表示，同时，因为是小端字节序存储，因此存储时反过来的。

三、 文件的打开和关闭

3.1、流和标准流

（1）流

我们程序的数据要输出到各种外部设备（屏幕、硬盘、U盘、网络上），也需要从外部设备（键盘、文件、网络上、U盘）获取数据，不同的外部设备的输入输出的操作各不相同，为了方便程序员对各种设备进行方便操作，我们抽象出 流 的概念，我们可以把流想象成流淌着数据的河。

没有流，程序员就要学会如何从各种不同的设备上输入输出数据，而有了流，程序员只需知道如何将数据从流中取出和写入流即可，至于流如何与外部设备之间进行交流，我们并不关心，这是C语言底层和操作系统要关系的事情。这样大大简化了程序员学习编程的难度

C程序针对文件、画面、键盘等的数据输入输出操作都是通过流操作的。

一般情况下，我们要想向流里写数据，或者从流中读取数据，都是要打开流，然后操作。

进行文件操作，打开文件其实就是打开流，然后再对流进行读写

（2）标准流

那为什么我们从键盘输入数据，向屏幕上输出数据，并没有打开流呢？

那是因为C语言程序在启动的时候，默认打开了 3 个流：

stdin（标准输入流）：在大多数的环境中从键盘输入，

s

c

a

n

f

scanf

scanf 函数就是从标准输入流中读取数据。stdout（标准输出流）：大多数的环境中输出至显示器界面，

p

r

i

n

t

f

printf

printf函数就是将信息输出到标准输出流中。stderr（标准错误流）：大多数环境中输出到显示器界面。

这是默认打开了的三个流，我们使用

s

c

a

n

f

scanf

scanf、

p

r

i

n

t

f

printf

printf 等函数就可以直接进行输入输出操作的。

s

t

d

i

n

stdin

stdin、

s

t

d

o

u

t

stdout

stdout、

s

t

d

e

r

r

stderr

stderr 三个流的类型是：

F

I

L

E

FILE

FILE* ，通常称为文件指针。

C语言中，就是通过

F

I

L

E

FILE

FILE* 的文件指针来维护流的各种操作的

3.2、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”。

每一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，用来存储文件的相关信息（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

F

I

L

E

FILE

FILE。

例如在VS2013编译器环境提供的

s

t

d

i

o

.

h

stdio.h

stdio.h 头文件中有以下的文件类型声明：

struct _iobuf {

char* _ptr;

int _cnt;

char* _base;

int _flag;

int _file;

int _charbuf;

int _bufsiz;

char* _tmpfname;

};

typedef struct _iobuf FILE;

不同的编译器的

F

I

L

E

FILE

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，使用者不必关系细节。

一般都是通过一个

F

I

L

E

FILE

FILE 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

F

I

L

E

FILE

FILE *的指针变量

FILE* pf；

定义

p

f

pf

pf 是一个指向

F

I

L

E

FILE

FILE 类型数据的指针变量。可以使

p

f

pf

pf指针指向某个文件信息区（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简洁找到与它关联的文件。

四、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<code>返回一个 FILE* 指针变量指向该文件，也相当于建立了指针和文件的关系。

A

N

S

I

ANSI

ANSI

C

C

C规定使用

f

o

p

e

n

fopen

fopen函数来打开文件，

f

c

l

o

s

e

fclose

fclose函数来关闭文件。

f

o

p

e

n

fopen

fopen 函数(打开文件)

如果文件打开<code>成功，返回一个FILE* 指针，打开失败则返回空指针

f

i

l

e

n

a

m

e

filename

filename 表示要打开的文件名，其应符合文件的命名规范，可以包含文件路径

m

o

d

e

mode

mode 表示文件的打开模式，下面都是文件的打开模式

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）	为了输入输出数据，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，打开一个新的文件	出错
“w+”（读写）	为了读和写，创建一个新的文件	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，创建一个新的二进制文件	建立一个新的文件
“ab+”（读写）	打开一个未禁止文件，在文件尾进行读和写	建立一个新的文件

注：“

w

w

w”（只写）会将原文件的内容全部清空，再从第一位开始写入数据；“a”（追加） 是从文件末尾开始追加

f

c

l

o

s

e

fclose

fclose 函数(关闭文件)

使用

f

c

l

o

s

e

fclose

fclose 函数将文件关闭后，要将该文件指针置空（如

f

r

e

e

free

free 函数一样）

可能有些小伙伴对输入输出的关系还有些糊涂，我们可以来看下面一张图

其实，究竟是输入还是输出，应该站在程序的角度分析：<code>程序从外界获取数据，是输入；程序向外输出数据，是输出。

下面，我们先来尝试打开和关闭一个文件

#include<stdio.h>

int main()

{

FILE* pf = NULL;

//打开文件

pf = fopen("test.txt", "r");

//文件操作

if (NULL == pf)

{

perror("fopen fail");

return 1;

}

//读文件

//关闭文件

fclose(pf);

pf = NULL;

}

前面曾提到，文件打开失败时，

f

o

p

e

n

fopen

fopen 函数会返回一个空指针，因此使用

f

o

p

e

n

fopen

fopen 函数打开一个文件，要对其返回值进行判断。

r

e

t

u

r

n

return

return 1 ：表示的是程序异常，提前结束程序，正常结束时返回0。使用

f

c

l

o

s

e

fclose

fclose 函数将文件关闭，别忘了将指针置空，如同

f

r

e

e

free

free函数一样。

未完待续······