文件操作在我们的使用中虽然占的不多，但是有些时候，还是需要这部分的知识的。比如，我们做了一个C语言版的售卖系统。现在的想法是在关闭的时候保存这次的结果，然后下一次继续使用，这个时候，就可以使用文件操作。

一、什么是文件

在磁盘里面的文件就叫文件。在程序设计当中，我们一般说的文件有两种：程序文件和数据文件，这是从文件的功能来分类的。

程序文件，包括源文件（后缀为.c），目标文件（windows下后缀为.obj），可执行程序（windows下后缀为.exe）。下图为vs2019的几个程序文件。

数据文件是程序在运行时产生的数据，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。我们来讨论的时数据文件。

根据数据的组织形式，数据文件被称为文本文件或二进制文件。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。这个在文章后面会有说明。二进制文件相对于文本文件的一个好处就是占用的内存小。比如整型10000，用ASCII码的形式进行存储，就会占5个字节，而二进制则占4个字节。

处理数据的输入输出是以终端为对象的，也就是从键盘输入数据，将数据输入到内存当中，内存运行之后，将结构输出到显示屏上面。有的时候，我们将信息输出到磁盘上，需要的时候在从磁盘进行读取数据，以供内存使用。这个时候，处理的就是磁盘上的文件。

一个文件要有唯一的文件标识。文件名包括3个部分：文件路径+文件名主干+文件后缀。比如我们的电脑桌面：

C:\Users\****\Desktop

为了方便，文件标识常被称为文件名。下面，我们来进行文件的操作。

二、文件的打开和关闭

1，文件指针

在缓冲文件系统当中，一个很重要的概念是“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。

不同的C编译器的FILE类型包含的内容不完全相同，但都差不多。

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，并且填充这个文件包含的信息。

我们在写代码的时候，通过一个FILE的指针来维护这个变量。有如下定义：

FILE* pf;//文件指针变量

定义pf指向FILE类型的指针变量，让pf指向某一个文件的文件信息区，通过文件信息区中的文件来访问这个文件。也就是说，通过文件指针变量能够找到与它关联的文件。

2，文件打开与关闭

文件在读写之前需要打开文件，结束后关闭文件。文件一定是需要进行打开操作的。关闭操作是最好施行。虽然结束程序时系统会自动关闭，但是在使用的过程中，如果不关闭打开的文件，就会拖慢系统的运行速度。在打开文件的同时，会返回一个FILE*的指针来指向这个文件。我们使用 fopen 函数来打开文件，fclose 函数来关闭文件。fopen ，fclose函数的信息如下：

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

头文件：<stdio.h>

filename：文件名称

mode：打开方式

返回值：如果打开成功，返回文件指针，打开失败，返回null。所以，一定要对该函数的返回值进行判断。

打开方式有以下的几个比较常用的，其他的可以自行查找。

int fclose( FILE *stream );

头文件：<stdio.h>

stream：也就是要关闭的指向文件结构的指针。简单记忆，就是要关闭的文件

返回值：如果流已成功关闭，fclose 将返回 0。否则返回 EOF 以指示错误。

下面，我们来看代码：

int main()
{FILE* pf = fopen("data.txt", "r");//以读的形式打开if (pr == NULL){printf("errno!\n");return;}fclose(pr);pr = NULL;return 0;
}

这样的代码是必不可少的。上面的“data.txt”会默认打开当前文件下的data.txt文件。要打开其他位置的文件，就要加完整的文件标识。要注意单个 \ 会当成会进行转义，需要 \\ 。

没有报错，说明打开成功。这里只是打开关闭文件操作。

三、文件操作相关的函数

1，文件的顺序读写

文件打开之后，按照顺序进行读写的操作叫文件的顺序读写。对文件的内容，可以一个字符进行读写，可以一行字符串进行读写，也可以整个文件进行读写。

在这里，需要强调一下：C语言程序，运行起来，就默认打开三个流：标准输入流（stdin）也就是键盘，标准输出流（stdout）也就是屏幕，标准错误流（stderr）。所有的输入输出流包括其他的比如文件之类的所有流。

还有一个容易犯迷糊的是输入输出。输入是键盘或文件将数据输入到内存，输出是内存将数据结果输出到屏幕或文件。

我们来看看几个函数。

（1），字符输入输出函数

int fgetc( FILE *stream );

头文件：<stdio.h>

stream：指向文件结构的指针。简单记忆，就是要打开的文件

返回值：如果读取成功，fgetc返回int类型的字符。返回 EOF 以指示错误或文件结尾。为什么是返回int，是因为EOF的值是-1，如果是返回char，会导致错误。

int fputc( int c, FILE *stream );

头文件：<stdio.h>

stream：指向文件结构的指针。要打开的文件

返回值：返回写入的字符。返回值 EOF 表示错误。

来看以下代码：

首先，进行写的操作，在当前文件下用 “w” 打开文件"data.txt"，如果没有，就新建一个这样的文件。然后往文件里面写入a~z的字符。用 fputc 函数一个字符一个字符从内存中输出到文件。运行成功的话，就会看见当前文件下多出了一个data.txt,里面还有a~z的字符。

#include<stdio.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>//写文件
int main(void)
{//打开文件FILE* pf = fopen("data.txt", "w");//写if (pf == NULL){printf("%s\n", strerror(errno));//显示错误的原因。return;}//写文件char ch = 0;for (ch = 'a'; ch <= 'z'; ++ch){fputc(ch, pf);//字符输出函数,从这里输出到data.txt}//关闭文件fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

现在，我们要读出这些字符。以写的形式打开。

//读文件
int main(void)
{//打开文件//r--为了输入数据，打开一个已经存在的文本文件FILE* pf = fopen("data.txt", "r");if (pf == NULL){printf("%s\n", strerror(errno));return;}//读文件int ch = 0;while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)//EOF可以自行百度{printf("%c ", ch);}fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

（2），文本行输入输出函数

char *fgets( char *string, int n, FILE *stream );

头文件：<stdio.h>

string：数据的存储位置，键盘或文件中的字符串输出到内存的哪里。

n：要读取的最大字符数，读取的是n-1个字符。

stream：指向文件结构的指针。要打开的文件

返回值：返回字符串。返回 NULL 以指示错误或文件结束条件。

int fputs( const char *string, FILE *stream );

头文件：<stdio.h>

string：输出字符串。输出到文件或屏幕。

stream：指向文件结构的指针。要打开的文件。

返回值：如果成功，则每个函数都返回一个非负值。出现错误时，返回 EOF。

这两个函数只能对文件一行进行操作。

//写一行文件
int main(void)
{//打开文件FILE* pf = fopen("data.txt", "w");if (pf == NULL){printf("%s\n", strerror(errno));return;}fputs("hello world\n", pf);//输出到文件fputs("hello world\n", stdout);//输出到标准输出流fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

//读一行文件，里面有abc def
int main(void)
{FILE* pf = fopen("data.txt", "r");if (pf == NULL){printf("%s\n", strerror(errno));return;}char buf[1000] = { 0 };//读一行文件,放在buf数组里面在打印。fgets(buf, 3, pf);//n-1printf("%s\n", buf);//abfclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

现在，实现这样的一个功能：文件内容的拷贝，data.txt的内容拷贝到data2.txt当中。我们一个字符一个字符进行拷贝。自行运行一下，查看结果。

//文件内容拷贝
int main()
{FILE* pf = fopen("data.txt", "r");if (pf == NULL){printf("%s\n", strerror(errno));return;}FILE* pw = fopen("data2.txt", "w");int ch = 0;//从pf当中输入到ch中while ((ch = fgetc(pf)) != EOF){//从ch中输出到pw中fputc(ch, pw);}fclose(pf);pf = NULL;fclose(pw);pw = NULL;return 0;
}

（3），格式化输入输出函数

int fscanf( FILE *stream, const char *format [, argument ]... );

头文件：<stdio.h>

stream：指向文件结构的指针。

format：格式控制字符串，和scanf的格式是一样的。

这个函数主要是从标准输入流/指定的文件流上读取格式化的数据，比如%s %d %lf，那么这个函数就会按照这样的格式进行读取后，输入到内存当中。

int fprintf( FILE *stream, const char *format [, argument ]...);

头文件：<stdio.h>

format：格式控制字符串，和printf的格式是一样的。

这个函数主要是把内存里面的数据按格式输出到标准输出流/文件流，比如%s %d %lf，那么这个函数就会按照这样的格式进行读取后，输出到屏幕或文件当中。

我们使用结构体来进行说明。

struct Stu
{char name[20];int age;double score;
};//格式化输出到文件
int main(void)
{struct Stu s = { "zhangsan", 20, 100 };FILE* pf = fopen("data.txt", "w");if (pf == NULL){printf("error!\n");return;}//写格式化的文件fprintf(pf, "%s %d %lf", s.name, s.age, s.score);fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

struct Stu
{char name[20];int age;double score;
};//格式化输入到内存
int main(void)
{struct Stu s = { 0 };FILE* pf = fopen("data.txt", "r");if (pf == NULL){printf("error!\n");return;}//从文件读，输入到内存中fscanf(pf, "%s %d %lf", s.name, &(s.age), &(s.score));printf("%s %d %lf\n", s.name, s.age, s.score);fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

（4），二进制输入输出

size_t fread( void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );

头文件：<stdio.h>

buffer：数据的存储位置。

size：单个数据大小（以字节为单位）。

count：要读取的最大数量。

stream：指向文件结构的指针。

返回值：fread 返回实际读取的完整个数，如果发生错误或在达到 count 之前遇到文件末尾，则该数目可能小于 count。

size_t fwrite( const void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream );

头文件：<stdio.h>

buffer：数据要写入的位置。

size：单个数据大小（以字节为单位）。

count：要读取的最大数量。

stream：指向文件结构的指针。

返回值：fwrite 返回实际写入的完整个数，如果发生错误，该数目可能小于count。

这两个函数都是以二进制的方式来进行数据的输入输出。

struct Stu
{char name[20];int age;double score;
};//二进制方式写
int main()
{struct Stu s = { "zhangsan", 20, 95.5 };FILE* pf = fopen("data.txt", "wb");if (pf == NULL){printf("%s\n", strerror(errno));return;}//按照二进制的方式写文件fwrite(&s, sizeof(struct Stu), 1, pf);fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

fread函数也是同样的道理，这里不再累述。

2，文件的随机读写

有的时候，我们不需要按顺序来进行读写，比如在一个文本当中有“abcdef”，我们希望一次就拿到里面的f，不需要一个字符一个字符进行读写，那么就需要文件的随机读写。

（1），fseek函数

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。

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

头文件：<stdio.h>

offset：偏移量。向后偏移就是正数，向前偏移就是负数。

origin：起始位置，包括SEEK_STR, SEEK_CUR, SEEK_END。

SEEK_STR：文件开头位置；SEEK_CUR：文件指针的当前位置；SEEK_END：文件结尾位置。

要注意一下偏移量的计算，如下图所示。

如果指针指向了c字符，那么f相对于c字符就偏移了3。

int main()
{FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//文件内容是abcdefif (pf == NULL){printf("error!\n");return;}//读文件int ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//定位文件fseek(pf, 3, SEEK_SET);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//dfseek(pf, 1, SEEK_CUR);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//ffseek(pf, -1, SEEK_END);ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//ffclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

但是有的时候，我们不知道文件指针相对于起始位置的偏移量，这个时候，就可以使用ftell函数来获得。

（2），ftell函数

long ftell( FILE *stream );

头文件：<stdio.h>

返回值：返回文件指针相对于起始位置的偏移量

int main()
{FILE* pf = fopen("test.txt", "r");if (pf == NULL){printf("error!\n");return;}//读文件int ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//ach = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//b//计算偏移量int ret = ftell(pf);printf("%d\n", ret);//2偏移fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

（3），rewind函数

void rewind( FILE *stream );

头文件：<stdio.h>

让文件指针的位置回到文件的起始位置

int main()
{FILE* pf = fopen("test.txt", "r");//文件内容是abcdefif (pf == NULL){printf("error!\n");return;}//读文件int ch = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//ach = fgetc(pf);printf("%c\n", ch);//b//计算偏移量int ret = ftell(pf);printf("%d\n", ret);//2偏移//指针返回起始位置rewind(pf);ret = ftell(pf);printf("%d\n", ret);//0fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}

3，文件读取结束的判定

函数feof经常被错误使用。不能使用feof函数的返回值来直接判断文件是否结束。而是当文件读取结束的时候，是判断读取失败结束，还是遇到文件结尾结束。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main(void)
{int c; // 注意：int，非char，要求处理EOFFILE* 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EOFwhile ((c = fgetc(fp)) != EOF) // 标准C I/O读取文件循环{ putchar(c);}//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);fp = NULL;return 0；
}

四、文件缓冲区

文件处理的过程，ANSIC 标准采用“缓冲文件系统”来处理文件的。在这个过程中，系统会自动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。