【c语言】：文件管理

本篇文章将系统性的讲解c语言中，各种文件管理函数及其用法。

一、为什么使用文件

我们前面学习结构体时，写了通讯录的程序，当通讯录运行起来的时候，可以给通讯录中增加、删除数据，此时数据是存放在内存中，当程序退出的时候，通讯录中的数据自然就不存在了，等下次运行通讯录程序的时候，数据又得重新录入，如果使用这样的通讯录就很难受。

我们在想既然是通讯录就应该把信息记录下来，只有我们自己选择删除数据的时候，数据才不复存在。这就涉及到了数据持久化的问题，我们一般数据持久化的方法有，把数据存放在磁盘文件、存放到数据库等方式。使用文件我们可以将数据直接存放在电脑的硬盘上，做到了数据的持久化。

通讯录代码可见我之前的文章： http://t.csdn.cn/6yddX

二、什么是文件

简单来说就是磁盘上的文件就是文件，在程序设计中，我们一般会说到程序文件、数据文件。

2.1 程序文件

包括源程序文件（后缀为.c）,目标文件（windows环境后缀为.obj）,可执行程序（windows环境后缀为.exe）。

2.2 数据文件

文件的内容不一定是程序，也可以是程序运行时读写的数据，比如程序运行时需要从中读取的数据文件。

2.3 文件名

一个文件要有一个唯一的文件标识，以便用户识别和引用。

文件名包含3部分：文件路径+文件名主干+文件后缀

例如： c:\code\test.txt 为了方便起见，文件标识常被称为文件名。

三、操作文件

3.1 文件指针

在c语言中有这么一个概念，每一个被使用的文件都会有一个文件信息区，需要创建一个指针来接受该区的地址

FILE* pr=fopen("test.txt","r");

规定格式FILE(系统已经声明)

举个例子，在VS2013编译环境中提供的stdio文件就有类似的声明

struct _iobuf {
    char* _ptr;
    int   _cnt;
    char* _base;
    int   _flag;
    int   _file;
    int   _charbuf;
    int   _bufsiz;
    char* _tmpfname;
};
typedef struct _iobuf FILE;

这个文件指针非常重要，关系到你接下来文件的读取、书写等各种操作。

3.2 文件的打开和关闭

上述表格就是目前常用打开文件的格式，以及对应出错的处理办法。

举个例子：

int main()
{// "text.txt"是指打开text.txt文件，"r"表示以只读方式打开，
	FILE* pr = fopen("text.txt", "r");
	if (pr == NULL)
	{
		perror("fopen::");
		return 1;
	}
	char ch = fgetc(pr);
	printf("%c", ch);
	 ch = fgetc(pr);
	printf("%c", ch);
	
	fseek(pr, 3, SEEK_CUR);//目前指针所指向的位置偏移三个单位，应该就会指向f
	ch = fgetc(pr);//打印了f，符合预期
	printf("%c", ch);
	int ret = ftell(pr);
	printf("\n%d", ret);//abcdefgh
	//关闭文件
	 fclose(pr);
	 pr = NULL;
	 return 0;
}

四、文件的读写顺序

在说文件顺序读写之前，我们先说一个概念：流，我们知道电脑有各种各样的外部设备，不同的设备各有差异，操作方法自然也不一样，那么我们如何能够简单的、统一的操作所有设备呢，流。流就像一个中间层，各种操作信息涌入流，然后再通过操作系统统一打包处理，目的就是为了提升效率，简明操作。

标准输入流：stdin--键盘

标准输出流：stdout--屏幕

标准错误流：stderr--屏幕

当你运行一个c语言程序上述三个流就会自动开启，你可以从键盘输入信息，你可以从屏幕看到信息。

fgetc字符输入函数--针对所有输入流

4.1 fprintf函数

fprintf能够把一个格式化的数据转换成一个字符串数据储存到文本中。

对应的还有fscanf能够把字符串数据读取成格式化数据，前提就是这个数据本身能够格式化，比如这个数据就fprintf写入的，然后再用fscanf读取，一进一出配合默契。

fprintf函数的使用范围比pritnf更加广泛，printf就是把我们想要打印的东西输出到屏幕中，fprintf既可以输出到文件中也可以输出到屏幕中，格式如下：

fprintf（stdout，“%s %d %lf”,s.name,s.age,s.d）；

通过上述两张图片，其实我们可以得知，fprintf、sprintf函数跟printf函数非常相似，唯一的区别可以理解为打印到的地方不同。

五、文件文本和二进制文件

简单来说文件文本就是我们直接能够读懂的，二进制文本时机器读懂的。

根据数据的组织形式，数据文件被称为文本文件或者二进制文件。

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。

一个数据在内存中是怎么存储的呢？字符一律以ASCII形式存储，数值型数据既可以用ASCII形式存储，也可以使用二进制形式存储。如有整数10000，如果以ASCII码的形式输出到磁盘，则磁盘中占用5个字节（每个字符一个字节），而二进制形式输出，则在磁盘上只占4个字节（VS2013测试）。

#include <stdio.h>
int main()
{
 int a = 10000;
 FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
 fwrite(&a, 4, 1, pf);//二进制的形式写到文件中
 fclose(pf);
 pf = NULL;
 return 0;
}

六、文件读取结束的判定

牢记一点：在文件读取过程中不能用feof函数的返回值直接用来判断文件读取是否结束。正确用法是，我们已经知道了文件读取结束，用feof函数来判断到底是什么原因结束的，有两种可能，一正常读取结束，二文件读取错误而结束。

1、判断文件读取结束

（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 ）

例如： fgetc 判断是否为 EOF . fgets 判断返回值是否为 NULL .

（ 2）二进制文件的读取结束判断，判断返回值是否小于实际要读的个数。

例如： fread判断返回值是否小于实际要读的个数。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
    int c; // 注意：int，非char，要求处理EOF
    FILE* 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EOF
    while ((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);
}

七、文件缓冲区

ANSIC 标准采用“缓冲文件系统”处理的数据文件的，所谓缓冲文件系统是指系统自动地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。