C语言 文件操作

1. 文件流 数据流

所有的文件（保存在磁盘）都要载入内存才能处理，所有的数据必须写入文件（磁盘）才不会丢失。数据在文件和内存之间传递的过程叫做文件流，类似水从一个地方流动到另一个地方。数据从文件复制到内存的过程叫做输入流，从内存保存到文件的过程叫做输出流。

文件是数据源的一种，除了文件，还有数据库、网络、键盘等；数据传递到内存也就是保存到C语言的变量（例如整数、字符串、数组、缓冲区等）。我们把数据在数据源和程序（内存）之间传递的过程叫做数据流(Data Stream)。相应的，数据从数据源到程序（内存）的过程叫做输入流(Input Stream)，从程序（内存）到数据源的过程叫做输出流(Output Stream)。

输入输出（Input output，IO）是指程序（内存）与外部设备（键盘、显示器、磁盘、其他计算机等）进行交互的操作。几乎所有的程序都有输入与输出操作.

1. 文件的打开与关闭

fopen() 函数用来打开一个文件，它的原型为：

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

filename为文件名（包括文件路径），mode为打开方式，它们都是字符串。fopen() 会获取文件信息，包括文件名、文件状态、当前读写位置等，并将这些信息保存到一个FILE类型的结构体变量中，然后将该变量的地址返回。

FILE是在stdio.h头文件中定义的一个结构体，用来保存文件信息。

如果希望接收 fopen() 的返回值，就需要定义一个 FILE 类型的指针。例如：

FILE *fp = fopen(“demo.txt”, “r”);

表示以“只读”方式打开当前目录下的 demo.txt 文件，并使 fp 指向该文件，这样就可以通过 fp 来操作 demo.txt 了。fp 通常被称为文件指针。又如：

FILE *fp = fopen(“D:\demo.txt”,”rb”);

表示以二进制方式打开 D 盘下的 demo.txt 文件，允许读和写。

几点说明

1) 文件打开方式由r、w、a、t、b、+ 六个字符拼成，各字符的含义是：

r(read)：读
w(write)：写
a(append)：追加
t(text)：文本文件，可省略不写
b(banary)：二进制文件
+：读和写

2) 如果没有“b”字符，文件以文本方式打开。

3) 凡用“r”打开一个文件时，该文件必须已经存在。

4) 在打开一个文件时，如果出错，fopen将返回一个空指针值NULL。在程序中可以用这一信息来判别是否完成打开文件的工作，并作相应的处理。

文件关闭（fclose函数）

文件一旦使用完毕，应该用fclose()函数把文件关闭，以释放相关资源，避免数据丢失。fclose() 的原型为：

int fclose(FILE *fp);

fp 为文件指针。例如：

fclose(fp);

文件正常关闭时，fclose() 的返回值为0，如果返回非零值则表示有错误发生。

2. C语言以字符形式读写文件

fgetc 是 file get char 的缩写，意思是从指定的文件中读取一个字符。它的原型为：

int fgetc (FILE *fp);

fp 为文件指针。fgetc() 读取成功时返回读取到的字符，读取到文件末尾或读取失败时返回EOF。

EOF 是 end of file 的缩写，表示文件末尾，是在 stdio.h 中定义的宏，它的值是一个负数，往往是 -1。返回值类型之所以为 int，就是为了容纳这个负数（char不能是负数）。
EOF 不绝对是 -1，也可以是其他负数，这要看编译器的实现。
fgetc() 使用举例：

char ch;
FILE *fp = fopen(“D:\demo.txt”, “r+”);
ch = fgetc(fp);

表示从D:\demo.txt文件中读取一个字符，并保存到变量ch中。

在文件内部有一个位置指针，用来指向当前读写到的位置，也就是读写到第几个字节。在文件打开时，该指针总是指向文件的第一个字节。使用fgetc 函数后，该指针会向后移动一个字节，所以可以连续多次使用fgetc读取多个字符。

注意：这个文件内部的位置指针与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，也就是读写到第几个字节，它不表示地址。文件每读写一次，位置指针就会移动一次，它不需要你在程序中定义和赋值，而是由系统自动设置，对用户是透明的。

对EOF的说明

EOF 本来表示文件末尾，意味着读取结束，但是很多函数在读取出错时也返回 EOF，那么当返回EOF时，到底是文件读取完毕了还是读取出错了？我们可以借助 stdio.h 中的两个函数来判断，分别是 feof() 和 ferror()。

feof() 函数用来判断文件内部指针是否指向了文件末尾，它的原型是：
int feof ( FILE * fp );
当指向文件末尾时返回非零值，否则返回零值。

ferror() 函数用来判断文件操作是否出错，它的原型是：
int ferror ( FILE *fp );
出错时返回非零值，否则返回零值。

需要说明的是，文件出错是非常少见的情况，上面的示例基本能够保证将文件内的数据读取完毕。如果追求完美，也可以加上判断并给出提示：

#include<stdio.h>int main(){    FILE *fp;    char ch;    //如果文件不存在，给出提示并退出    if( (fp=fopen("D:\\demo.txt","rt")) == NULL ){        printf("Cannot open file, press any key to exit!");        getch();        exit(1);    }    //每次读取一个字节，直到读取完毕    while( (ch=fgetc(fp)) != EOF ){        putchar(ch);    }    putchar('\n');  //输出换行符    if(ferror(fp)){        puts("读取出错");    }else{        puts("读取成功");    }    fclose(fp);    return 0;}

这样，不管是出错还是正常读取，都能够做到心中有数。

字符写入函数fputc

fputc 是 file output char 的意思，意思是向指定的文件中写入一个字符。调用的形式为：
int fputc ( int ch, FILE *fp );
ch 为要写入的字符，fp 为文件指针。fputc() 写入成功时返回写入的字符，失败时返回EOF，返回值类型为 int 也是为了容纳这个负数。例如：

fputc(‘a’, fp);

或者：

char ch = ‘a’;
fputc(ch, fp);

表示把字符 ‘a’ 写入fp所指向的文件中。

两点说明
1) 被写入的文件可以用写、读写、追加方式打开，用写或读写方式打开一个已存在的文件时将清除原有的文件内容，并将写入的字符放在文件开头。如需保留原有文件内容，并把写入的字符放在文件末尾，就必须以追加方式打开文件。不管以何种方式打开，被写入的文件若不存在时则创建该文件。
2) 每写入一个字符，文件内部位置指针向后移动一个字节。

【示例】从键盘输入一行字符，写入文件。

#include<stdio.h>int main(){    FILE *fp;    char ch;    //判断文件是否成功打开    if( (fp=fopen("D:\\demo.txt","wt+")) == NULL ){        printf("Cannot open file, press any key to exit!\n");        getch();        exit(1);    }    printf("Input a string:\n");    //每次从键盘读取一个字符并写入文件    while ( (ch=getchar()) != '\n' ){        fputc(ch,fp);    }    fclose(fp);    return 0;}

3. C语言以字符串的形式读写文件

读字符串函数fgets

fgets() 函数用来从指定的文件中读取一个字符串，并保存到字符数组中，它的原型为：
char *fgets ( char *str, int n, FILE *fp );
str 为字符数组，n 为要读取的字符数目，fp 为文件指针。

返回值：读取成功时返回字符数组首地址，也即 str；读取失败时返回 NULL；如果开始读取时文件内部指针已经指向了文件末尾，那么将读取不到任何字符，也返回 NULL。

注意，读取到的字符串会在末尾自动添加 ‘\0’，n 个字符也包括 ‘\0’。也就是说，实际只读取到了 n-1 个字符，如果希望读取 100 个字符，n 的值应该为 101。例如：

#define N 101char str[N];FILE *fp = fopen("D:\\demo.txt", "r");fgets(str, N, fp);

表示从 D:\demo.txt 中读取100个字符，并保存到字符数组str中。

需要重点说明的是，在读取到 n-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。这就意味着，不管n的值多大，fgets() 最多只能读取一行数据，不能跨行。在C语言中，没有按行读取文件的函数，我们可以借助 fgets()，将n的值设置地足够大，每次就可以读取到一行数据。

【示例】一行一行地读取文件。

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#define N 100int main(){    FILE *fp;    char str[N+1];    if( (fp=fopen("d:\\demo.txt","rt")) == NULL ){        printf("Cannot open file, press any key to exit!\n");        getch();        exit(1);    }    while(fgets(str, N, fp) != NULL){        printf("%s", str);    }    fclose(fp);    system("pause");    return 0;}

fgets() 能够读取到换行符。

写字符串函数fputs

fputs() 函数用来向指定的文件写入一个字符串，它的原型为：
int fputs( char *str, FILE *fp );
str 为要写入的字符串，fp 为文件指针。写入成功返回非负数，失败返回EOF。例如：

char *str = “http://c.biancheng.net“;
FILE *fp = fopen(“D:\demo.txt”, “at+”);
fputs(str, fp);

表示把把字符串 str 写入到 D:\demo.txt 文件中。

【示例】向上例中建立的 d:\demo.txt 文件中追加一个字符串。

#include<stdio.h>int main(){    FILE *fp;    char str[102] = {0}, strTemp[100];    if( (fp=fopen("D:\\demo.txt", "at+")) == NULL ){        printf("Cannot open file, press any key to exit!\n");        getch();        exit(1);    }    printf("Input a string:");    gets(strTemp);    strcat(str, "\n");    strcat(str, strTemp);    fputs(str, fp);    fclose(fp);    return 0;}

4. C语言以数据块的形式读写文件

fgets() 有局限性，每次最多只能从文件中读取一行内容，因为 fgets 遇到换行符就结束读取。如果希望读取多行内容，需要使用 fread 函数；相应地写入函数为 fwrite。

fread() 函数用来从指定文件中读取块数据。所谓块数据，也就是若干个字节的数据，可以是一个字符，可以是一个字符串，可以是多行数据，并没有什么限制。fread() 的原型为：
size_t fread ( void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *fp );
fwrite() 函数用来向文件中写入块数据，它的原型为：
size_t fwrite ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE *fp );

对参数的说明：
ptr 为内存区块的指针，它可以是数组、变量、结构体等。fread() 中的 ptr 用来存放读取到的数据，fwrite() 中的 ptr 用来存放要写入的数据。
size：表示每个数据块的字节数。
count：表示要读写的数据块的块数。
fp：表示文件指针。
理论上，每次读写 size*count 个字节的数据。

size_t 是在 stddef.h 头文件中使用 typedef 定义的数据类型，表示无符号整数，也即非负数，常用来表示数量。

返回值：返回成功读写的块数，也即 count。如果返回值小于 count：
对于 fwrite() 来说，肯定发生了写入错误，可以用 ferror() 函数检测。
对于 fread() 来说，可能读到了文件末尾，可能发生了错误，可以用 ferror() 或 feof() 检测。

【示例】从键盘输入一个数组，将数组写入文件再读取出来。

#include<stdio.h>#define N 5int main(){    //从键盘输入的数据放入a，从文件读取的数据放入b    int a[N], b[N];    int i, size = sizeof(int);    FILE *fp;    if( (fp=fopen("D:\\demo.txt", "rb+")) == NULL ){        printf("Cannot open file, press any key to exit!\n");        getch();        exit(1);    }    //从键盘输入数据 并保存到数组a    for(i=0; i<N; i++){        scanf("%d", &a[i]);    }    //将数组a的内容写入到文件    fwrite(a, size, N, fp);    //将文件中的位置指针重新定位到文件开头    rewind(fp);    //从文件读取内容并保存到数组b    fread(b, size, N, fp);    //在屏幕上显示数组b的内容    for(i=0; i<N; i++){        printf("%d ", b[i]);    }    printf("\n");    fclose(fp);    return 0;}

fwrite()/fread() 函数直接操作字节，建议使用二进制方式打开文件。

【示例】从键盘输入两个学生数据，写入一个文件中，再读出这两个学生的数据显示在屏幕上。

#include<stdio.h>#define N 2struct stu{    char name[10]; //姓名    int num;  //学号    int age;  //年龄    float score;  //成绩}boya[N], boyb[N], *pa, *pb;int main(){    FILE *fp;    int i;    pa = boya;    pb = boyb;    if( (fp=fopen("d:\\demo.txt", "wb+")) == NULL ){        printf("Cannot open file, press any key to exit!\n");        getch();        exit(1);    }    //从键盘输入数据    printf("Input data:\n");    for(i=0; i<N; i++,pa++){        scanf("%s %d %d %f",pa->name, &pa->num,&pa->age, &pa->score);    }    //将数组 boya 的数据写入文件    fwrite(boya, sizeof(struct stu), N, fp);    //将文件指针重置到文件开头    rewind(fp);    //从文件读取数据并保存到数据 boyb    fread(boyb, sizeof(struct stu), N, fp);    //输出数组 boyb 中的数据    for(i=0; i<N; i++,pb++){        printf("%s  %d  %d  %f\n", pb->name, pb->num, pb->age, pb->score);    }    fclose(fp);    return 0;}

5. C语言格式化读写文件

fscanf() 和 fprintf() 函数与前面使用的 scanf() 和 printf() 功能相似，都是格式化读写函数，两者的区别在于 fscanf() 和 fprintf() 的读写对象不是键盘和显示器，而是磁盘文件。

这两个函数的原型为：

int fscanf ( FILE fp, char format, … );
int fprintf ( FILE fp, char format, … );

fp 为文件指针，format 为格式控制字符串，… 表示参数列表。与 scanf() 和 printf() 相比，它们仅仅多了一个 fp 参数。例如：

FILE *fp;int i, j;char *str, ch;fscanf(fp, "%d %s", &i, str);fprintf(fp,"%d %c", j, ch);

fprintf() 返回成功写入的字符的个数，失败则返回负数。fscanf() 返回参数列表中被成功赋值的参数个数。

【示例】用 fscanf 和 fprintf 函数来完成对学生信息的读写。

#include<stdio.h>#define N 2struct stu{    char name[10];    int num;    int age;    float score;} boya[N], boyb[N], *pa, *pb;int main(){    FILE *fp;    int i;    pa=boya;    pb=boyb;    if( (fp=fopen("D:\\demo.txt","wt+")) == NULL ){        printf("Cannot open file, press any key exit!");        getch();        exit(1);    }    //从键盘读入数据，保存到boya    printf("Input data:\n");    for(i=0; i<N; i++,pa++){        scanf("%s %d %d %f", pa->name, &pa->num, &pa->age, &pa->score);       }    pa = boya;    //将boya中的数据写入到文件    for(i=0; i<N; i++,pa++){        fprintf(fp,"%s %d %d %f\n", pa->name, pa->num, pa->age, pa->score);       }    //重置文件指针    rewind(fp);    //从文件中读取数据，保存到boyb    for(i=0; i<N; i++,pb++){        fscanf(fp, "%s %d %d %f\n", pb->name, &pb->num, &pb->age, &pb->score);    }    pb=boyb;    //将boyb中的数据输出到显示器    for(i=0; i<N; i++,pb++){        printf("%s  %d  %d  %f\n", pb->name, pb->num, pb->age, pb->score);    }    fclose(fp);    return 0;}

6. C语言文件的随机读写

文件定位函数rewind和fseek

移动文件内部位置指针的函数主要有两个，即 rewind() 和 fseek()。

rewind() 用来将位置指针移动到文件开头，前面已经多次使用过，它的原型为：

void rewind ( FILE *fp );

fseek() 用来将位置指针移动到任意位置，它的原型为：

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。
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，分别为文件开头、当前位置和文件末尾，每个位置都用对应的常量来表示：

起始点 常量名 常量值
文件开头 SEEK_SET 0
当前位置 SEEK_CUR 1
文件末尾 SEEK_END 2

例如，把位置指针移动到离文件开头100个字节处：

fseek(fp, 100, 0);

值得说明的是，fseek() 一般用于二进制文件，在文本文件中由于要进行转换，计算的位置有时会出错。

【示例】从键盘输入三组学生信息，保存到文件中，然后读取第二个学生的信息。

#include<stdio.h>#define N 3struct stu{    char name[10]; //姓名    int num;  //学号    int age;  //年龄    float score;  //成绩}boys[N], boy, *pboys;int main(){    FILE *fp;    int i;    pboys = boys;    if( (fp=fopen("d:\\demo.txt", "wb+")) == NULL ){        printf("Cannot open file, press any key to exit!\n");        getch();        exit(1);    }    printf("Input data:\n");    for(i=0; i<N; i++,pboys++){        scanf("%s %d %d %f", pboys->name, &pboys->num, &pboys->age, &pboys->score);    }    fwrite(boys, sizeof(struct stu), N, fp);  //写入三条学生信息    fseek(fp, sizeof(struct stu), SEEK_SET);  //移动位置指针    fread(&boy, sizeof(struct stu), 1, fp);  //读取一条学生信息    printf("%s  %d  %d %f\n", boy.name, boy.num, boy.age, boy.score);    fclose(fp);    return 0;}