C语言文件操作
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。
| 字符 | '1' | '2' | '3' |
|---|---|---|---|
| ASCII（十进制） | 49 | 50 | 51 |
| ASCII（二进制） | 00110001 | 00110010 | 00110011 |
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。
| 方式 | 含 义 | 说 明 |
|---|---|---|
| r | 只读 | 文件必须存在，否则打开失败。 |
| w | 只写 | 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。 |
| a | 追加只写 | 如果文件存在，则打开文件，如果文件不存在，则新建文件。 |
| r+ | 读写 | 文件必须存在。在只读 r 的基础上加 '+' 表示增加可写的功能。 |
| w+ | 读写 | 在只写w的方式上增加可读的功能。 |
| a+ | 读写 | 在追加只写a的方式上增加可读的功能。 |
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：
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
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：
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
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：
<name>西施</name><age>20</age><height>166</height><sc>一般</sc><yz>漂亮</yz>
<name>王昭君</name><age>18</age><height>160</height><sc>火辣</sc><yz>一般</yz>
<name>杨玉环</name><age>22</age><height>177</height><sc>一般</sc><yz>漂亮</yz>
<name>陈圆圆</name><age>26</age><height>159</height><sc>火辣</sc><yz>不行</yz>
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、版权声明
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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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