C语言 - 文件

1.为什么使用文件

在我们每次运行程序中，输入数据，数据放在了内存中，如果退出程序，数据也就不存在了。等下次运行程序的时候，程序又要重新输入。
如果我们要把数据记录下来，只有我们自己删除数据的时候，数据才不复存在。这就涉及到了数据的持久化问题，我们一般数据持久化的方法有，把数据存放到磁盘文件，存放到数据库等方式。
使用文件我们可以直接将数据存放到电脑的硬盘上，做到了数据的持久化。

2.什么是文件

磁盘上的文件是文件。
但在程序设计中，我们谈到的文件有两种：程序文件，数据文件（从文件功能的角度来分类）。

2.1 程序文件

包括源文件（.c），目标文件（.obj），可执行程序（.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，比如程序运行时需要读取内容的文件，或者输出数据的文件。
以下讨论的就是数据文件。
以前数据的输入输出都是以终端为对象的，即从终端的键盘读入数据，运行结果显示到显示器上。

2.3 文件名

一个文件要有唯一的文件标识，方便用户识别和引用。
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

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。只要文件发生变化，文件信息区也随之发生变化。这些信息是一个结构体变量，这个结构体类型是FILE。
例如，vs2013编译环境提供的stdio.h就有以下的文件类型声明

不同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创建一个FILE结构的变量，并填充其中的信息，使用者不必太过关心。
一般是通过一个FILE的指针来维护这个FILE类型的变量，使用起来更加方便。

下面创建一个FILE的指针变量。

FILE指针对文件的操作如图所示

定义pf是指向一个FILE类型的指针变量，通过pf可以找到某个文件的文件信息区，通过文件信息区的信息就可以访问该文件。也就是说，可以通过文件指针变量找到与之想关联的文件。

3.2文件的打开与关闭

文件在使用之前应该打开文件，在使用之后应该关闭文件。

在编写指针的时候，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，也就是建立了指针的文件的联系。

ANSIC规定使用fopen来打开文件，fclose来关闭文件。

如何进行文件的打开与关闭？
首先我们随意创建一个文件text.dat
然后用fopen函数打开文件

当文件打开成功时返回指向该文件信息区的结构体，当文件打开失败时返回一个空指针。
这里我们要判断是不是返回的空指针。如果打开失败，用perror函数显示打开的原因，并且返回1。

关闭文件

注：用"w"打开文件时，如果没有该文件会自动创建一个文件
用"r"打开文件时，如果没有该文件会出错

哪些形式打开文件会出错，哪些形式打开文件会新建一个文件？

注：打开文件时的路径有绝对路径和相对路径
如果用相对路径必须把这个文件放在与.c文件的同文件中
如果用绝对路径需要把文件的整个路径复制过来，并且把单斜杠换成双斜杠，防止转义。

4.文件的顺序读写

4.1 fpuc函数的使用

但是此时再用"w"打开一次文件时，文件内容会清空

也可输出到标准输出流，即屏幕上

4.2 fgetc函数的使用

fgetc即可以从文件中读取数据，也可以从标准输入流中读取数据
下面介绍如何从标准输入流读取数据

4.3 fputs函数的使用

4.4 fgets函数的使用

这里虽然读取4个字符，但是还有一个’\0’，所以最终只打印3个字符

4.5 fprintf函数的使用

4.6 fscanf函数的使用

4.7 fwrite的使用

这里显示出了乱码，是因为这些是二进制的写入。只有机器可以看懂。

4.8 fread的使用

fread函数可以读懂二进制文件

4.9 总结

1. fputc和fputs均为写入函数，有两个参数，第一个参数为写入的东西，第二个参数为文件指针pf，也可为stdout（标准输出流）
2. fgetc为读取函数，只有一个参数文件指针pf或者标准输入流（stdin），要知道读取了什么必须有变量接收。
而fgets有3个参数，第一个参数为地址，第二个参数为读取的字符数，第三个参数为文件指针pf或者标准输入流（stdin）
3. fscanf和fprintf，第一个参数均为文件指针pf或者标准输入输出流，第二个和第三个参数同scanf和printf
4. fwrite和fread有4个参数，参数表相同，第一个为地址，第二个为大小，第三个为数目，第四个为文件指针pf或者标准输入输出流

5.文件的随机读写

5.1 fseek

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针

第一参数为流，第二个参数为偏移量（可以是正数也可以是负数）。
第三个参数可以为SEEK_CUR，SEEK_END和SEEK_SET。

例：

5.2 ftell

返回文件指针相对于初识位置的偏移量
只有一个参数流

5.3 rewind

让文件指针回到起始位置
只有一个参数流

6.文本文件和二进制文件

根据数据的存储形式，数据文件分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存，就是二进制文件。
如果要求数据在外存中以ASCII值的形式进行存储，则需要在存储前进行转换，以ASCII值的形式进行存储的文件就是文本文件。

一个数据在文件中是如何存储的呢？

字符一律以ASCII值存储，数值型数据既可以用ASCII值存储，也可以用二进制形式进行存储

如果有整数10000，如果以ASCII值的形式存储到磁盘，则磁盘中占用五个字节（每个字符一个字节），如果以二进制的形式存储到磁盘，则磁盘中占用四个字节。

以16进制的形式显示

7.文件读取结束的判定

7.1 被错误使用的feof

牢记：在文件读取过程中，不能用feof的返回值来判断文件是否结束。
而是应用于当文件读取结束的时候，判断是否读取失败，还是遇到文件尾结束。

1. 文本文件读取是否结束，判断返回值是否为EOF（fgetc），或者NULL（fgets）。（fgetc正常读取的时候，返回的是字符的ASCII值，读取失败时返回EOF。fges正常读取时，返回的是读取的字符串的空间首地址，读取失败时返回NULL）
2. 二进制的读取（fread）结束判断，判断返回值是否小于实际要读的个数。

例：