C语言文件操作

怼烎@ 2023-07-19 08:11 54阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  一、文本数据和二进制
 *   *  1、文本数据
     *  2、二进制数据
     *  3、文本文件和二进制文件
 *  二、打开文件
 *   *  1、文件指针
     *  2、打开文件
     *  3、关闭文件
     *  4、注意事项
 *  三、文本文件的读写
 *   *  1、向文件中写入数据
     *  2、从文件中读取数据
 *  四、二进制文件的读写
 *   *  1、向文件中写入数据
     *  2、从文件中读取数据
     *  3、注意事项
 *  五、文件定位
 *   *  1、ftell函数
     *  2、rewind函数
     *  3、fseek函数
     *  4、注意事项
 *  六、文件缓冲区
 *  七、标准输入、标准输出和标准错误
 *  八、课后作业
 *  九、获取视频教程
 *  十、版权声明

对计算机来说，一切皆数据，超女的信息是数据、C语言源代码文件是数据、编译后的可执行程序也是数据，数据的存放方式有很多种，如内存、文件、数据库等，文件是极其重要的一种。

根据文件中数据组织形式的不同，可以把文件分为文本文件和二进制文件，C语言源代码是文本文件，编译后的可执行程序是二进制文件。

# 一、文本数据和二进制 #

## 1、文本数据 ##

文本数据由字符串组成，存放了每个字符的 ASCII码值，每个字符占一个字节，每个字节存放一个字符。

例如数字 123，如果用文本格式存放，数据内容是’1’、‘2’、'3’三个字符，占三个字节，如下表所示。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th><strong>字符</strong></th> 
   <th><strong>’1’</strong></th> 
   <th><strong>’2’</strong></th> 
   <th><strong>’3’</strong></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><strong>ASCII（十进制）</strong></td> 
   <td>49</td> 
   <td>50</td> 
   <td>51</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>ASCII（二进制）</strong></td> 
   <td>00110001</td> 
   <td>00110010</td> 
   <td>00110011</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 2、二进制数据 ##

二进制数据是字节序列，数字123的二进制表示是01111011，如果用二进制格式形式存储，字符、短整型、短整型、长整型都可以存储123，存储方式分别如下：

1）字符型一个字节

01111011

2）短整型2个字节

00000000 01111011

3）整型4个字节

00000000 00000000 00000000 01111011

4）长整型8个字节

00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 00000000 01111011

## 3、文本文件和二进制文件 ##

按文本格式存放数据的文件称为文本文件或ASCII文件，文件可以用vi和记事本打开，看到的都是ASCII字符。

按二进制格式存放数据的文件称为二进制文件，如果用vi打开二进制文件，看到的是乱码，没有意义。

# 二、打开文件 #

C 语言对文件进行操作必须先“打开”文件，操作（读和写）完成后，再“关闭”文件。

## 1、文件指针 ##

打开文件的时候，C语言为打开的文件分配一个文件信息区，该信息区中包含文件描述信息、缓冲区位置、缓冲区大小、文件读写到的位置等基本信息，这些信息保存在一个结构体类型变量中struct\_IO\_FILE），这个结构体有一个别名FILE（typedef struct \_IO\_FILE FILE)，FILE结构体和对文件操作的库函数在 stdio.h 头文件中声明的。

打开文件的时候，调用fopen函数时会动态分配一个FILE结构体，并把FILE结构体的地址作为函数的返回值，程序中用FILE结构体指针存放这个地址。调用关闭文件的函数fclose时候，除了关闭文件，还会释放文件指针占用的内存空间。

FILE结构体指针习惯称为文件指针。

## 2、打开文件 ##

我们可以使用 C语言提供的库函数fopen来创建一个新的文件或者打开一个已存的文件，调用fopen函数成功后，返回一个文件指针（ FILE \*），函数的原型如下：

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

参数filename 是字符串，表示需要打开的文件名，可以包含目录名，如果不包含路径就表示程序运行的当前目录。实际开发中，采用文件的全路径。

参数mode也是字符串，表示打开文件的方式（模式），打开方式可以是下列值中的一个。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th><strong>方式</strong></th> 
   <th><strong>含 义</strong></th> 
   <th><strong>说 明</strong></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td><strong>r</strong></td> 
   <td>只读</td> 
   <td>文件必须存在，否则打开失败。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>w</strong></td> 
   <td>只写</td> 
   <td>如果文件存在，则清除原文件内容；如果文件不存在，则新建文件。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>a</strong></td> 
   <td>追加只写</td> 
   <td>如果文件存在，则打开文件，如果文件不存在，则新建文件。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>r+</strong></td> 
   <td>读写</td> 
   <td>文件必须存在。在只读 r 的基础上加 ‘+’ 表示增加可写的功能。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>w+</strong></td> 
   <td>读写</td> 
   <td>在只写w的方式上增加可读的功能。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td><strong>a+</strong></td> 
   <td>读写</td> 
   <td>在追加只写a的方式上增加可读的功能。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

英文单词：read简写r、write简写w、append简写a。

注意了，不同教材中对文件打开的方式有不同的说法。

有的说打开文本文件的方式要用"rt"、“wt”、“at”、“rt+”、“wt+”、“at+”，"t"是text的简写，"t"可以省略不写。

有的说打开二进制文件的方式要用"rb"、“wb”、“ab”、“rb+”、“wb+”、“ab+”，"b"是binary的简写。

准确的说，在Linux平台下，打开文本文件和二进制文件的方式没有区别。

在windows平台下，如果以“文本”方式打开文件，当读取文件的时候，系统会将所有的"/r/n"转换成"/n"；当写入文件的时候，系统会将"/n"转换成"/r/n"写入， 如果以"二进制"方式打开文件，则读和写都不会进行这样的转换，真是罗嗦。

## 3、关闭文件 ##

fclose库函数用于关闭文件，函数的原型：

int fclose(FILE *fp);

fp为fopen函数返回的文件指针。

**示例（book108.c）**

/* * 程序名：book108.c，此程序用于演示文件打开和关闭 * 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525 */
    #include <stdio.h>
    
    int main()
    { 
      FILE *fp=0;     // 定义文件指针变量fp
    
      // 以只读的方式打开文件/home/wucz/demo/book1.c
      if ( (fp=fopen("/home/wucz/demo/book1.c","r")) == 0 )
      { 
        printf("打开文件/home/wucz/demo/book.c失败。\n"); return -1;
      }
    
      /* 上代码等同于以下代码 fp=fopen("/oracle/c/book1.c","r"); if (fp==0) { printf("打开文件/home/wucz/demo/book.c失败。\n"); return -1; } */
      /* 不信用这个代码来测试 printf("fp=%p\n",(fp=fopen("/home/wucz/demo/book1.c","r"))); printf("fp=%p\n",fp); */
      
      // 关闭文件
      fclose(fp);
    }

对初学者来说，以下代码可能难以理解。

if ( (fp=fopen("/home/wucz/demo/book1.c","r")) == 0 )

其实`(fp=fopen("/home/wucz/demo/book1.c","r"))`表达式的值就是fp，我在讲if分支语句的时候就讨论过了，估计大家都没把它放在心上，我们可以用代码来测试它。

如果还不理解，就这么抄吧，抄多了就熟了。

## 4、注意事项 ##

1）调用fopen打开文件的时候，一定要判断返回值，如果文件不存在、或没有权限、或磁盘空间满了，都有可能造成打开文件失败。

2）文件指针是调用fopen的时候，系统动态分配了内存空间，函数返回或程序退出之前，必须用fclose关闭文件指针，释放内存，否则后果严重。

3）如果文件指针是空的，用fclose关闭它相当于操作空指针，后果严重。

# 三、文本文件的读写 #

在实际开发中，文本文件以行的形式存放字符串，如C程序的源代码，一段文字等，所以一般是按行写入和读取数据。

## 1、向文件中写入数据 ##

C语言向文件中写入数据库函数有fputc、fputs、fprintf，在实际开发中，fputc和fputs没什么用，只介绍fprintf就可以了。fprintf函数的声明如下：

int fprintf(FILE *fp, const char *format, ...);

fprintf函数的用法与printf相同，只是多了第一个参数文件指针，表示把数据输出到文件。

程序员不必关心fprintf函数的返回值。

**示例（book111.c）**

/* * 程序名：book111.c，此程序用于演示向文件中写入文本数据 * 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525 */
    #include <stdio.h>
    
    int main()
    { 
      int   ii=0;
      FILE *fp=0;     // 定义文件指针变量fp
    
      // 以只写的方式打开文件/tmp/test1.txt
      if ( (fp=fopen("/tmp/test1.txt","w")) == 0) 
      { 
        printf("fopen(/tmp/test1.txt) failed.\n"); return -1;
      }
    
      for (ii=0;ii<3;ii++) // 往文件中写入3行
      { 
        fprintf(fp,"这是第%d条数数据。\n",ii+1);
      }
      
      // 关闭文件
      fclose(fp);
    }

编译book111.c程序并执行，采用cat命令查看/tmp/test1.txt的内容，如下：

![在这里插入图片描述][20200304141004958.png]

可以看到/tmp/test1.txt中有3行记录，程序book111不管执行多少次，文件/tmp/test1.txt的记录都是3行记录，因为文件打开的方式是"w"，每次打开文件的时候都会清空原文件中的记录。

大家可以试一下把文件打开方式设置为"a"，看看程序执行的效果。

## 2、从文件中读取数据 ##

C语言从文件中读取数据的库函数有fgetc、fgets、fscanf，在实际开发中，fgetc和fscanf没什么用，只介绍fgets就可以了。fgets函数的原型如下：

char *fgets(char *buf, int size, FILE *fp);

fgets的功能是从文件中读取一行。

参数buf是一个字符串，用于保存从文件中读到的数据。

参数size是打算读取内容的长度。

参数fp是待读取文件的文件指针。

如果文件中将要读取的这一行的内容的长度小于size，fgets函数就读取一行，如果这一行的内容大于等于size，fgets函数就读取size-1字节的内容。

调用fgets函数如果成功的读取到内容，函数返回buf，如果读取错误或文件已结束，返回空，即0。如果fgets返回空，可以认为是文件结束而不是发生了错误，因为发生错误的情况极少出现。

**示例（book113.c）**

/* * 程序名：book113.c，此程序用于演示从文本文件中读取数据 * 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525 */
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    
    int main()
    { 
      FILE *fp=0;        // 定义文件指针变量fp
      char strbuf[301];  // 存放从文件中读取到的一行的内容
    
      // 以只读的方式打开文件/tmp/test1.txt
      if ( (fp=fopen("/tmp/test1.txt","r")) == 0) 
      { 
        printf("fopen(/tmp/test1.txt) failed.\n"); return -1;
      }
    
      // 逐行读取文件的内容，输出到屏幕
      while (1)
      { 
        memset(strbuf,0,sizeof(strbuf));
        if (fgets(strbuf,301,fp)==0) break;
        printf("%s",strbuf);
      }
      
      // 关闭文件
      fclose(fp);
    }

**运行效果**

![在这里插入图片描述][20200304141136317.png]

需要重点说明的是，在读取到 size-1个字符之前如果出现了换行，或者读到了文件末尾，则读取结束。

不管 size 的值多大，fgets函只读取一行数据，不能跨行。

在实际开发中，可以将 size 的值设置地足够大，确保每次都能读取到一行完整的数据。

# 四、二进制文件的读写 #

二进制文件没有行的概念，没有字符串的概念。

我们把内存中的数据结构直接写入二进制文件，读取的时候，也是从文件中读取数据结构的大小一块数据，直接保存到数据结构中。注意，这里所说的数据结构不只是结构体，是任意数据类型。

## 1、向文件中写入数据 ##

fwrite函数用来向文件中写入数据块，它的原型为：

size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

参数的说明：

ptr：为内存区块的指针，存放了要写入的数据的地址，它可以是数组、变量、结构体等。

size：固定填1。

nmemb：表示打算写入数据的字节数。

fp：表示文件指针。

函数的返回值是本次成功写入数据的字节数，一般情况下，程序员不必关心fwrite函数的返回值。

**示例（book115.c）**

/* * 程序名：book115.c，此程序用于演示向文件中写入二进制数据 * 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525 */
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    
    struct st_girl
    { 
      char name[50];     // 姓名
      int  age;          // 年龄
      int  height;       // 身高，单位：厘米cm
      char sc[30];       // 身材，火辣；普通；飞机场。
      char yz[30];       // 颜值，漂亮；一般；歪瓜裂枣。
    };
    
    int main()
    { 
      struct st_girl stgirl;  // 定义超女数据结构变量
      FILE *fp=0;     // 定义文件指针变量fp
    
      // 以只写的方式打开文件/tmp/test1.dat
      if ( (fp=fopen("/tmp/test1.dat","w")) == 0) 
      { 
        printf("fopen(/tmp/test1.dat) failed.\n"); return -1;
      }
    
      strcpy(stgirl.name,"西施"); stgirl.age=18; stgirl.height=170;
      strcpy(stgirl.sc,"火辣"); strcpy(stgirl.yz,"漂亮");
      fwrite(&stgirl,1,sizeof(stgirl),fp);
      
      strcpy(stgirl.name,"芙蓉妹妹"); stgirl.age=38; stgirl.height=166;
      strcpy(stgirl.sc,"膘肥体壮"); strcpy(stgirl.yz,"让人终生不忘");
      fwrite(&stgirl,1,sizeof(stgirl),fp);
      
      // 关闭文件
      fclose(fp);
    }

编译并运行程序，得到数据文件/tmp/test.dat，用vi命令打开文件，显示如下：

![在这里插入图片描述][2020030414125268.png]

可以看到很多乱码，其实并不是文件的内容乱，而是vi无法识别文件的格式，把内容当成ASCII码显示，如果内容刚好是ASCII码，就能正确显示，如果不是ASCII码（如年龄和身高是整数），就无法正常显示了。

## 2、从文件中读取数据 ##

fread函数用来从文件中读取数据块，它的原型为：

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *fp);

ptr：用于存放从文件中读取数据的变量地址，它可以是数组、变量、结构体等。

size：固定填1。

nmemb：表示打算读取的数据的字节数。

fp：表示文件指针。

调用fread函数如果成功的读取到内容，函数返回读取到的内容的字节数，如果读取错误或文件已结束，返回空，即0。如果fread返回空，可以认为是文件结束而不是发生了错误，因为发生错误的情况极少出现。

**示例（book117.c）**

/* * 程序名：book117.c，此程序用于演示从文件中读取二进制数据 * 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525 */
    #include <stdio.h>
    #include <string.h>
    
    struct st_girl
    { 
      char name[50];     // 姓名
      int  age;          // 年龄
      int  height;       // 身高，单位：厘米cm
      char sc[30];       // 身材，火辣；普通；飞机场。
      char yz[30];       // 颜值，漂亮；一般；歪瓜裂枣。
    };
    
    int main()
    { 
      struct st_girl stgirl;  // 定义超女数据结构变量
      FILE *fp=0;     // 定义文件指针变量fp
    
      // 以只读的方式打开文件/tmp/test1.dat
      if ( (fp=fopen("/tmp/test1.dat","rb")) == 0) 
      { 
        printf("fopen(/tmp/test1.dat) failed.\n"); return -1;
      }
    
      while (1)
      { 
        // 从文件中读取数据，存入超女数据结构变量中
        if (fread(&stgirl,1,sizeof(struct st_girl),fp)==0) break;
        // 显示超女数据结构变量的值
        printf("name=%s,age=%d,height=%d,sc=%s,yz=%s\n",\
              stgirl.name,stgirl.age,stgirl.height,stgirl.sc,stgirl.yz);
      }
      
      // 关闭文件
      fclose(fp);
    }

**运行效果**

![在这里插入图片描述][20200304141445760.png]

## 3、注意事项 ##

1）我对fread和fwrite函数的size和nmemb以及它们的返回值的解释是不准确的，这么做的原因是为了方便大家的学习，正确的解释会把大家搞晕，等您功力提升之候，我们再讨论它的准确含义。

2）fwrite和fread函数也可以写入和读取文本文件，但是没有换行的概念，不管是换行符或其它的特殊字符，无区别对待。

3）一般来说，二进制文件有约定的数据格式，程序必须按约定的格式写入/读取数据，book115.c写入的是超女结构体，book117.c就要用超女结构体来存放读取到的数据。这道理就像图片查看软件无法打开音频文件，音频播放软件也无法打开图片文件，因为音频文件和图片文件的格式不同。

# 五、文件定位 #

在文件内部有一个位置指针，用来指向当前读写的位置。在文件打开时，如果打开方式是r和w，位置指针指向文件的第一个字节，如果打开方式是a，位置指针指向文件的尾部。每当从文件里读n个字节或文件里写入n个字节之后位置指针也会向后移动n个字节。

文件位置指针与C语言中的指针不是一回事。位置指针仅仅是一个标志，表示文件读写到的位置，不是变量的地址。文件每读写一次，位置指针就会移动一次，它不需要您在程序中定义和赋值，而是由系统自动设置，对程序员来说是隐藏的。

在实际开发中，偶尔需要移动位置指针，实现对指定位置数据的读写。我们把移动位置指针称为文件定位。

C语言提供了ftell、rewind和fseek三个库函数来实现文件定位功能。

## 1、ftell函数 ##

ftell函数用来返回当前文件位置指针的值，这个值是当前位置相对于文件开始位置的字节数。它的声明如下：

long ftell(FILE *fp);

## 2、rewind函数 ##

rewind函数用来将位置指针移动到文件开头，它的声明如下：

void rewind ( FILE *fp );

## 3、fseek函数 ##

fseek() 用来将位置指针移动到任意位置，它的声明如下：

int fseek ( FILE *fp, long offset, int origin );

参数说明：

1）fp 为文件指针，也就是被移动的文件。

2）offset 为偏移量，也就是要移动的字节数。之所以为 long 类型，是希望移动的范围更大，能处理的文件更大。offset 为正时，向后移动；offset 为负时，向前移动。

3）origin 为起始位置，也就是从何处开始计算偏移量。C语言规定的起始位置有三种，分别为：0-文件开头；1-当前位置；2-文件末尾。

fseek(fp,100,0);     // 从文件的开始位置计算，向后移动100字节。
    fseek(fp,100,1);     // 从文件的当前位置计算，向后移动100字节。
    fseek(fp,-100,2);    // 从文件的尾部位置计算，向前移动100字节。

## 4、注意事项 ##

当offset是向文件尾方向偏移的时候，无论偏移量是否超出文件尾，fseek都是返回0，当偏移量没有超出文件尾的时候，文件指针式指向正常的偏移地址的，当偏移量超出文件尾的时候，文件指针是指向文件尾的，不会返回偏移出错-1值。

当offset是向文件头方向偏移的时候，如果offset没有超出文件头，是正常偏移，文件指针指向正确的偏移地址，fseek返回值为0，当offset超出文件头时，fseek返回出错-1值，文件指针还是处于原来的位置。

# 六、文件缓冲区 #

在操作系统中，存在一个内存缓冲区，当调用fprintf、fwrite等函数往文件写入数据的时候，数据并不会立即写入磁盘文件，而是先写入缓冲区，等缓冲区的数据满了之后才写入文件。还有一种情况就是程序调用了fclose时也会把缓冲区的数据写入文件。

在实际开发中，如果程序员想把缓冲区的数据立即写入文件，可以调用fflush库函数，它的声明如下：

int fflush(FILE *fp);

函数的参数只有一个，即文件指针，返回0成功，其它失败，程序员一般不关心它的返回值。

# 七、标准输入、标准输出和标准错误 #

Linux操作系统为每个程序默认打开三个文件，即标准输入stdin、标准输出stdout和标准错误输出stderr，其中0就是stdin，表示输入流，指从键盘输入，1代表stdout，2代表stderr，1,2默认是显示器。

printf("Hello world.\n");

等同于

fprintf(stdout,"Hello world.\n");

这几个文件指针没什么用，让大家了解一下就行。在实际开发中，我们一般会关闭这几个文件指针。

# 八、课后作业 #

在实际开发中，文件操作极其重要，本章节的课后作业一定要认真完成。

1）编写示例程序，从界面上输入五名超女的数据，存放在struct st\_girl结构体数组中，然后把结构体数组以二进制的方式写入文件。

2）编写示例程序，把上一题写入的数据从二进制文件中读取出来，存入struct st\_girl结构体中，然后在界面上显示出来。

3）编写示例程序，从界面上输入五名超女的数据，存放在struct st\_girl结构体数组中，然后把结构体数组以xml字符串的方式写入文本文件。文件内容的格式如下：

4）编写示例程序，把上一题写入的数据从文本文件中读取出来，并解析xml，存入struct st\_girl结构体中，然后在界面上显示出来。

5）编写示例程序，实现文件复制的功能，文本文件用fget和fprintf读写？二进制文件用fread和fwrite读写？用fread和fwrite读写文本文件是什么效果？

6）编写示例程序，测试文件定位函数ftell、rewind和fseek的使用。

7）编写示例程序，测试文件缓冲函数fflush的使用。

# 九、获取视频教程 #

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来源：C语言技术网（www.freecplus.net）  
作者：码农有道

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[https_edu.csdn.net_course_play_29402]: https://edu.csdn.net/course/play/29402