【C語言】—— 文件操作（上）
- 一、 為什么使用文件
- 二、 什么是文件
- 2.1、 程序文件
- 2.2、 數據文件
- 2.3、 文件名
- 2.4、二進制文件與文本文件
- 三、 文件的打開和關閉
- 3.1、流和標準流
- （1）流
- （2）標準流
- 3.2、文件指針
- 四、文件的打開和關閉
一、 為什么使用文件
??我們為什么要使用文件呢？回答這個問題之前，我們先來看一段代碼：
#include<stdio.h>int main()
{int n = 0;scanf("%d", &n);printf("%d\n", n);return 0;
}
??這段代碼創建了一個變量 n n n，當程序運行時，我們輸入一個值（比如說 10 ）存在變量 n n n 中，當我們下一次運行程序時，這個10 不見了，它的值又恢復到 0，我們又得重新輸入一個值。
??原來，像 n n n 這樣的變量是在內存里創建的，當程序結束時，剛剛申請的 4 個字節又還給了操作系統，當程序再次運行時， n n n中的值依然是 0。
??因此，如果將數據存在內存中，當程序結束，下次再運行時，這個值就不見了，它無法持久化地保存起來。
??怎么辦呢？
??這時我們想，如果我們在電腦上創建了一個文件，文件中存這一個 10。這個文件是放在硬盤上的（比如C盤、E盤）。這即使把電腦關機，下次打開里面依然存的是 10。
??這是因為，當我們把數據放在文件中，即硬盤上時，這些數據會持久化地保存下來。而相對的，放在內存中數據只要程序退出，數據就丟失了。
??因此當我們想把數據持久化地保存下來時，就需要文件。
??
二、 什么是文件
??硬盤（磁盤）上的文件就是文件。
??但是在程序設計中，我們一般談的文件有兩種：程序文件、數據文件（從文件功能的角度分類）
??
2.1、 程序文件
??所謂的程序文件就是我們寫出來的代碼，程序文件包括源程序文件（后綴文 . c .c .c）,目標文件（ w i n d o w s windows windows 環境后綴為 . o b j .obj .obj），可執行程序（ w i n d o w s windows windows環境后綴為 . e x e .exe .exe）
??
2.2、 數據文件
??什么是數據文件呢？當我們寫程序，從某一個文件中讀取數據；或者把一些數據寫到文件中，這種文件就稱為數據文件。
??本章我們討論的內容主要是數據文件。
??在之前的學習中，我們所處理的輸入輸出都是以終端為對象的，即：從終端的鍵盤輸入數據，運行結果顯示到顯示器（屏幕）上。
??其實有時候我們會把信息輸出到磁盤上，當需要的時候再從磁盤上把數據讀取到內存中使用，這里處理的就是磁盤上的文件。
??
2.3、 文件名
??一個文件要有唯一標識，以便用戶識別和引用
??文件名包含 3 部分：文件路徑+文件名主干+文件后綴
??如：c:\code\test.txt
- c:\code\ 為文件路徑
- t e s t test test 為文件名主干
- t x t txt txt 為文件后綴
??
2.4、二進制文件與文本文件
??根據文件的組織形式，數據文件一般被稱為文本文件和二進制文件
??數據在內存中以二進制的形式存儲，如果不加轉換的輸出到外出文件中，就是二進制文件。
??前面曾提到的 . o b j .obj .obj文件就是一種 二進制文件，通過文本編輯器打開是一堆亂碼，我們是看不懂的
??
??如果要求在外存上以 A S C I I ASCII ASCII 碼的形式存儲，則需要再存儲前轉換。以 A S C I I ASCII ASCII 字符存儲的文件就是文本文件。
??
??那么一個數據在文件中是如何存儲的呢？
??字符一律以 A S C I I ASCII ASCII 碼形式存儲，數值型數據及可以用 A S C I I ASCII ASCII 碼形式存儲，也可以使用二進制形式存儲。
??什么意思呢？假設現在有一個整數 10000:
??如果以 A S C I I ASCII ASCII 碼的形式存儲，則磁盤中占用 5 個字節（一個字符一個字節）：一個字符 ‘1’，四個字符 ‘0’
??如果以二進制的形式存儲，磁盤上只占4個字節（一個整型）
??
??而以 A S C I I ASCII ASCII 碼形式存儲則為文本文件；以二進制形式存儲則為二進制文件。
??
測試代碼：
#include<stdio.h>int main()
{int a = 10000;FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");fwrite(&a, 4, 1, pf);//二進制的形式寫到文件中fclose(pf);pf = NULL;return 0;
}
??這段代碼可能有些看不懂，但是沒關系，我們只需知道其大致意思即可：這段代碼就是將 10000 以二進制的形式寫到文件中
??執行程序后，我們直接打開文件：
??
??我們再通過二進制的形式打開文件
VS上打開二進制文件的方法
?
10000 在二進制文件中
?
??那 10 和 27 又是什么意思呢？其實就是 0001 0000 和 0010 0111 的十六進制表示，同時，因為是小端字節序存儲，因此存儲時反過來的。
??
三、 文件的打開和關閉
3.1、流和標準流
（1）流
??我們程序的數據要輸出到各種外部設備（屏幕、硬盤、U盤、網絡上），也需要從外部設備（鍵盤、文件、網絡上、U盤）獲取數據，不同的外部設備的輸入輸出的操作各不相同，為了方便程序員對各種設備進行方便操作，我們抽象出 流 的概念，我們可以把流想象成流淌著數據的河。
??沒有流，程序員就要學會如何從各種不同的設備上輸入輸出數據，而有了流，程序員只需知道如何將數據從流中取出和寫入流即可，至于流如何與外部設備之間進行交流，我們并不關心，這是C語言底層和操作系統要關系的事情。這樣大大簡化了程序員學習編程的難度
??C程序針對文件、畫面、鍵盤等的數據輸入輸出操作都是通過流操作的。
??一般情況下，我們要想向流里寫數據，或者從流中讀取數據，都是要打開流，然后操作。
??進行文件操作，打開文件其實就是打開流，然后再對流進行讀寫
?
（2）標準流
??那為什么我們從鍵盤輸入數據，向屏幕上輸出數據，并沒有打開流呢？
??那是因為C語言程序在啟動的時候，默認打開了 3 個流：
- stdin（標準輸入流）：在大多數的環境中
從鍵盤輸入， s c a n f scanf scanf 函數就是從標準輸入流中讀取數據。 - stdout（標準輸出流）：大多數的環境中
輸出至顯示器界面， p r i n t f printf printf函數就是將信息輸出到標準輸出流中。 - stderr（標準錯誤流）：大多數環境中輸出到
顯示器界面。
??這是默認打開了的三個流，我們使用 s c a n f scanf scanf、 p r i n t f printf printf 等函數就可以直接進行輸入輸出操作的。
?? s t d i n stdin stdin、 s t d o u t stdout stdout、 s t d e r r stderr stderr 三個流的類型是： F I L E FILE FILE* ，通常稱為文件指針。
??C語言中，就是通過 F I L E FILE FILE* 的文件指針來維護流的各種操作的
??
3.2、文件指針
??在緩沖文件系統中，關鍵的概念是“文件類型指針”，簡稱 “文件指針”。
??
??每一個被使用的文件都在內存中開辟了一個相應的文件信息區，用來存儲文件的相關信息（如文件的名字，文件狀態及文件當前的位置等）。這些信息是保存在一個結構體變量中的。該結構體類型是有系統聲明的，取名 F I L E FILE FILE。
??
??例如在VS2013編譯器環境提供的 s t d i o . h stdio.h stdio.h 頭文件中有以下的文件類型聲明：
struct _iobuf {char* _ptr;int _cnt;char* _base;int _flag;int _file;int _charbuf;int _bufsiz;char* _tmpfname;};typedef struct _iobuf FILE;
??
??不同的編譯器的 F I L E FILE FILE 類型包含的內容不完全相同，但是大同小異。
??每當打開一個文件的時候，系統會根據文件的情況自動創建一個FILE結構的變量，并填充其中的信息，使用者不必關系細節。
??一般都是通過一個 F I L E FILE FILE 指針來維護這個FILE結構的變量，這樣使用起來更加方便。
??下面我們可以創建一個 F I L E FILE FILE *的指針變量
??
FILE* pf；
??
??定義 p f pf pf 是一個指向 F I L E FILE FILE 類型數據的指針變量。可以使 p f pf pf指針指向某個文件信息區（是一個結構體變量）。通過該文件信息區中的信息就能夠訪問該文件。也就是說，通過文件指針變量能夠簡潔找到與它關聯的文件。
??
??
四、文件的打開和關閉
??文件在讀寫之前應該先打開文件，在使用結束之后應該關閉文件。
??在編寫程序的時候，在打開文件的同時，都會返回一個 FILE* 指針變量指向該文件，也相當于建立了指針和文件的關系。
?? A N S I ANSI ANSI? C C C規定使用 f o p e n fopen fopen函數來打開文件， f c l o s e fclose fclose函數來關閉文件。
f o p e n fopen fopen 函數(打開文件)
?
- 如果文件打開
成功，返回一個FILE* 指針，打開失敗則返回空指針 - f i l e n a m e filename filename 表示要打開的
文件名，其應符合文件的命名規范，可以包含文件路徑 - m o d e mode mode 表示
文件的打開模式，下面都是文件的打開模式
?
| 文件使用方式 | 含義 | 如果指定文件不存在 |
|---|---|---|
| “r” （只讀） | 為了輸入數據，打開一個已經存在的文本文件 | 出錯 |
| “w” （只寫） | 為了輸入輸出數據，打開一個文本文件 | 建立一個新的文件 |
| “a”（追加） | 向文本文件尾添加數據 | 建立一個新的文件 |
| “rb”（只讀） | 為了輸入數據，打開一個二進制文件 | 出錯 |
| “wb”（只寫） | 為了輸出數據，打開一個二進制文件 | 建立一個新的文件 |
| “ab”（追加） | 向一個二進制文件尾添加數據 | 建立一個新的文件 |
| “r+”（讀寫） | 為了讀和寫，打開一個新的文件 | 出錯 |
| “w+”（讀寫） | 為了讀和寫，創建一個新的文件 | 建立一個新的文件 |
| “a+”（讀寫） | 打開一個文件，在文件尾進行讀寫 | 建立一個新文件 |
| “rb+”（讀寫） | 為了讀和寫，打開一個二進制文件 | 出錯 |
| “wb+”（讀寫） | 為了讀和寫，創建一個新的二進制文件 | 建立一個新的文件 |
| “ab+”（讀寫） | 打開一個未禁止文件，在文件尾進行讀和寫 | 建立一個新的文件 |
??注：“ w w w”（只寫）會將原文件的內容全部清空，再從第一位開始寫入數據；“a”（追加） 是從文件末尾開始追加
??
f c l o s e fclose fclose 函數(關閉文件)
??使用 f c l o s e fclose fclose 函數將文件關閉后，要將該文件指針置空（如 f r e e free free 函數一樣）
??
??
??可能有些小伙伴對輸入輸出的關系還有些糊涂，我們可以來看下面一張圖
??其實，究竟是輸入還是輸出，應該站在程序的角度分析：程序從外界獲取數據，是輸入；程序向外輸出數據，是輸出。
??
下面，我們先來嘗試打開和關閉一個文件
#include<stdio.h>int main()
{FILE* pf = NULL;//打開文件pf = fopen("test.txt", "r");//文件操作if (NULL == pf){perror("fopen fail");return 1;}//讀文件//關閉文件fclose(pf);pf = NULL;
}
- 前面曾提到，文件打開失敗時， f o p e n fopen fopen 函數會返回一個空指針，因此使用 f o p e n fopen fopen 函數打開一個文件，要對其返回值進行判斷。
- r e t u r n return return 1 ：表示的是程序異常，提前結束程序，
正常結束時返回0。 - 使用 f c l o s e fclose fclose 函數將文件關閉，別忘了將
指針置空，如同 f r e e free free函數一樣。
??
??
未完待續······
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