??寫在前面：

1. 本系列專欄主要介紹C語言的相關(guān)知識，思路以下面的參考鏈接教程為主，大部分筆記也出自該教程。
2. 除了參考下面的鏈接教程以外，筆者還參考了其它的一些C語言教材，筆者認為重要的部分大多都會用粗體標注（未被標注出的部分可能全是重點，可根據(jù)相關(guān)部分的示例代碼量和注釋量判斷，或者根據(jù)實際經(jīng)驗判斷）。
3. 如有錯漏歡迎指出。

參考教程：C語言程序設(shè)計從入門到進階【比特鵬哥c語言2024完整版視頻教程】（c語言基礎(chǔ)入門c語言軟件安裝C語言指針c語言考研C語言專升本C語言期末計算機二級C語言c語言_嗶哩嗶哩_bilibili

一、概述

1、為什么使用文件

????????使用文件我們可以將數(shù)據(jù)直接存放在電腦的硬盤上，做到數(shù)據(jù)的持久化。

2、什么是文件

????????磁盤上的文件是文件，但是在程序設(shè)計中，一般涉及到的文件有兩種：程序文件、數(shù)據(jù)文件（從文件功能的角度來分類）。

（1）程序文件：

????????包括源程序文件（后綴為.c）、目標文件（windows環(huán)境后綴為.obj）、可執(zhí)行程序（windows環(huán)境后綴為.exe）。

（2）數(shù)據(jù)文件：

????????文件的內(nèi)容不一定是程序，而是程序運行時讀寫的數(shù)據(jù)，比如程序運行需要從中讀取數(shù)據(jù)的文件，或者輸出內(nèi)容的文件，本章討論的是數(shù)據(jù)文件。

????????在以前各章所處理數(shù)據(jù)的輸入輸出都是以終端為對象的，即從終端的鍵盤輸入數(shù)據(jù)，運行結(jié)果顯示到顯示器上。其實有時候需要把信息輸出到磁盤上，當(dāng)需要的時候再從磁盤上把數(shù)據(jù)讀取到內(nèi)存中使用，這時處理的就是磁盤上文件。

3、文件名

（1）一個文件要有一個唯一的文件標識，以便用戶識別和引用。

（2）文件名包含文件路徑、文件名主干、文件后綴3部分，例如“c:\code\test.txt”。

二、文件的打開和關(guān)閉

1、文件指針

（1）緩沖文件系統(tǒng)中，關(guān)鍵的概念是“文件類型指針”，簡稱“文件指針”。

（2）每個被使用的文件都會在內(nèi)存中開辟了一個相應(yīng)的文件信息區(qū)用來存放文件的相關(guān)信息（如文件的名字，文件狀態(tài)及文件當(dāng)前的位置等），這些信息是保存在一個結(jié)構(gòu)體變量中的，該結(jié)構(gòu)體類型是有系統(tǒng)聲明的，取名FILE。不同的C編譯器的FILE類型包含的內(nèi)容不完全相同，但是大同小異，如VS2013編譯環(huán)境提供的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;

（3）每當(dāng)打開一個文件的時候，系統(tǒng)會根據(jù)文件的情況自動創(chuàng)建一個FILE結(jié)構(gòu)的變量，并填充其中的信息，使用者不必關(guān)心細節(jié)。一般都是通過一個FILE的指針來維護這個FILE結(jié)構(gòu)的變量，這樣使用起來更加方便。

（4）可以創(chuàng)建一個FILE*類型的指針變量——“FILE* pf;”定義pf是一個指向FILE類型數(shù)據(jù)的指針變量，使pf指向某個文件的文件信息區(qū)（一個結(jié)構(gòu)體變量），通過該文件信息區(qū)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找到與它關(guān)聯(lián)的文件。

2、文件的打開和關(guān)閉

（1）文件在讀寫之前應(yīng)該先打開文件，在使用結(jié)束之后應(yīng)該關(guān)閉文件。

（2）在編寫程序的時候，在打開文件的同時，都會返回一個FILE*的指針變量指向該文件，也相當(dāng)于建立了指針和文件的關(guān)系。

（3）ANSIC規(guī)定使用fopen函數(shù)來打開文件，使用fclose函數(shù)來關(guān)閉文件。（mode是文件的打開方式）

//打開文件

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

??????????//只讀文件時如果找不到文件，會返回一個空指針

//關(guān)閉文件

int fclose?( FILE * stream?);

（4）文件的打開方式有下面幾種：

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(shù)據(jù)，打開一個已經(jīng)存在的文本文件	出錯
“w”（只寫）	為了輸出數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)	建立一個新的文件
“rb”（只讀）	為了輸入數(shù)據(jù)，打開一個二進制文件	出錯
“wb”（只寫）	為了輸出數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)	出錯
“r+”（讀寫）	為了讀和寫，打開一個文本文件	出錯
“w+”（讀寫）	為了讀和寫，打開一個新的文本文件	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	建立一個新的文件
“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，新建一個新的二進制文件	建立一個新的文件
“ab+”（讀寫）	打開一個二進制文件，在文件尾進行讀和寫	建立一個新的文件

三、文件的順序讀寫

1、與文件讀寫有關(guān)的函數(shù)

（1）文本行輸入函數(shù)：char *fgets(char *str, int n, FILE *stream);

????????從指定的流stream讀取一行，并把它存儲在str所指向的字符串內(nèi)。當(dāng)讀取(n-1)個字符時，或者讀取到換行符時，或者到達文件末尾時，它會停止，具體視情況而定。

（2）文本行輸出函數(shù)：int fputs(const char *str, FILE *stream);

????????向指定的文件寫入一個字符串（不自動寫入字符串結(jié)束標記符’\0’）。成功寫入一個字符串后，文件的位置指針會自動后移，函數(shù)返回值為非負整數(shù)；否則返回EOF（符號常量，其值為-1）。

（3）格式化輸入函數(shù)：?int fscanf(?FILE * stream, const char * format, [?argument...]);?

????????根據(jù)數(shù)據(jù)格式（format），從輸入流（stream）中讀入數(shù)據(jù)，存儲到argument中，遇到空格和換行時結(jié)束。

（4）格式化輸出函數(shù)：int fprintf( FILE *stream, const char *?format, [ argument...]);

????????根據(jù)指定的格式（format），向輸出流（stream）寫入數(shù)據(jù)（argument）。

（5）二進制輸入函數(shù)：size_t fread( void *restrict buffer, size_t size, size_t count, FILE *restrict stream );

????????從給定輸入流stream讀取最多count個對象到數(shù)組buffer中（相當(dāng)于對每個對象調(diào)用size次fgetc），把buffer當(dāng)作unsigned char數(shù)組并順序保存結(jié)果，流的文件位置指示器前進讀取的字節(jié)數(shù)；若出現(xiàn)錯誤，則流的文件位置指示器的位置不確定；若沒有完整地讀入最后一個元素，則其值不確定。

（6）二進制輸出函數(shù)：size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);

????????向指定的文件中寫入若干數(shù)據(jù)塊，如成功執(zhí)行則返回實際寫入的數(shù)據(jù)塊數(shù)目。

（7）讀取格式化的字符串中的數(shù)據(jù)：int sscanf(const char *buffer, const char *format, ?[argument...] );?

（8）把格式化的數(shù)據(jù)寫入某字符串：int sprintf(char *string, char *format, ?[argument...]);?

2、舉例

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>int main()
{FILE * pFile;//打開文件pFile = fopen("myfile.txt", "w");  //只寫會清除原本的數(shù)據(jù)，如要保留則需選擇追加方式//文件操作if (pFile != NULL){fputs("fopen example", pFile);//關(guān)閉文件fclose(pFile);}return 0;
}

四、文件的隨機讀寫

1、fseek函數(shù)

（1）函數(shù)原型：

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

（2）函數(shù)作用：根據(jù)文件指針的位置和偏移量來定位文件指針。

（3）舉例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>int main()
{FILE * pFile;pFile = fopen("example.txt", "wb");fputs("This is an apple.", pFile);fseek(pFile, 9, SEEK_SET);//SEEK_SET  從文件的起始位置開始算起//SEEK_END  從文件的結(jié)束位置開始算起 //SEEK_CUR  從文件指針的當(dāng)前位置開始算起fputs(" sam", pFile);fclose(pFile);return 0;
}

2、ftell函數(shù)

（1）函數(shù)原型：

????????long int ftell?( FILE * stream?);

（2）函數(shù)作用：返回文件指針相對于起始位置的偏移量。

（3）舉例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>int main()
{FILE * pFile;long size;pFile = fopen("myfile.txt", "rb");if (pFile == NULL) perror("Error opening file");else{fseek(pFile, 0, SEEK_END);size = ftell(pFile);fclose(pFile);printf("Size of myfile.txt: %ld bytes.\n", size);}return 0;
}

3、rewind函數(shù)

（1）函數(shù)原型：

????????void rewind?( FILE * stream?);

（2）函數(shù)作用：讓文件指針的位置回到文件的起始位置。

（3）舉例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>int main()
{int n;FILE * pFile;char buffer[27];pFile = fopen("myfile.txt", "w+");for (n = 'A'; n <= 'Z'; n++)fputc(n, pFile);rewind(pFile);fread(buffer, 1, 26, pFile);fclose(pFile);buffer[26] = '\0';puts(buffer);return 0;
}

五、文本文件和二進制文件

????????根據(jù)數(shù)據(jù)的組織形式，數(shù)據(jù)文件被稱為文本文件或者二進制文件。

????????數(shù)據(jù)在內(nèi)存中以二進制的形式存儲，如果不加轉(zhuǎn)換地輸出到外存，就是二進制文件；如果要求在外存上以ASCII碼的形式存儲，則需要在存儲前轉(zhuǎn)換。以ASCII字符的形式存儲的文件就是文本文件。

????????字符一律以ASCII形式存儲，數(shù)值型數(shù)據(jù)既可以用ASCII形式存儲，也可以使用二進制形式存儲。如整數(shù)10000，如果以ASCII碼的形式輸出到磁盤，則磁盤中占用5個字節(jié)（每個字符一個字節(jié)），而二進制形式輸出，則在磁盤上只占4個字節(jié)（VS2013測試）。

六、文件讀取結(jié)束的判定

1、feof函數(shù)

（1）在文件讀取過程中，不能用feof函數(shù)的返回值直接用來判斷文件的是否結(jié)束。

（2）feof應(yīng)用于當(dāng)文件讀取結(jié)束的時候，判斷是讀取失敗結(jié)束，還是遇到文件尾結(jié)束。

①使用fgetc函數(shù)輸入的話，則是判斷返回值是否為EOF。

②使用fgets函數(shù)輸入的話，則是判斷返回值是否為NULL。

③使用fread函數(shù)輸入的話，則是判斷返回值是否小于實際要讀的個數(shù)。

2、文本文件讀取結(jié)束的判定

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main(void)
{int c; //不是char，因為要處理EOFFILE* fp = fopen("test.txt", "r");if (!fp) {perror("File opening failed");return EXIT_FAILURE;}	//fgetc 當(dāng)讀取失敗的時候或者遇到文件結(jié)束的時候，都會返回EOFwhile ((c = fgetc(fp)) != EOF) // 標準C I/O讀取文件循環(huán){putchar(c);}//判斷是什么原因結(jié)束的if (ferror(fp))puts("I/O error when reading");else if (feof(fp))puts("End of file reached successfully");fclose(fp);
}

3、二進制文件讀取結(jié)束的判定

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>enum { SIZE = 5 };
int main(void)
{double a[SIZE] = { 1.,2.,3.,4.,5. };FILE *fp = fopen("test.bin", "wb"); // 必須用二進制模式fwrite(a, sizeof *a, SIZE, fp); // 寫 double 的數(shù)組fclose(fp);double b[SIZE];fp = fopen("test.bin", "rb");size_t ret_code = fread(b, sizeof *b, SIZE, fp); // 讀 double 的數(shù)組if (ret_code == SIZE) {puts("Array read successfully, contents: ");for (int n = 0; n < SIZE; ++n) printf("%f ", b[n]);putchar('\n');}else { // error handlingif (feof(fp))printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");else if (ferror(fp)) {perror("Error reading test.bin");}}fclose(fp);
}

七、文件緩沖區(qū)

1、概述

（1）ANSIC標準采用“緩沖文件系統(tǒng)”處理的數(shù)據(jù)文件的，所謂緩沖文件系統(tǒng)是指系統(tǒng)自動地在內(nèi)存中為程序中每一個正在使用的文件開辟一塊“文件緩沖區(qū)”。

（2）從內(nèi)存向磁盤輸出數(shù)據(jù)會先送到內(nèi)存中的緩沖區(qū)，裝滿緩沖區(qū)后才一起送到磁盤上。如果從磁盤向計算機讀入數(shù)據(jù)，則從磁盤文件中讀取數(shù)據(jù)輸入到內(nèi)存緩沖區(qū)（充滿緩沖區(qū)），然后再從緩沖區(qū)逐個地將數(shù)據(jù)送到程序數(shù)據(jù)區(qū)（程序變量等）。

（3）緩沖區(qū)的大小由C編譯系統(tǒng)決定。

（4）因為有緩沖區(qū)的存在，C語言在操作文件的時候需要刷新緩沖區(qū)或者在文件操作結(jié)束的時候關(guān)閉文件，如果不做這些操作，可能會導(dǎo)致讀寫文件出現(xiàn)問題。

2、舉例

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
//VS2013 WIN10環(huán)境測試
int main()
{FILE*pf = fopen("test.txt", "w");fputs("abcdef", pf);//先將代碼放在輸出緩沖區(qū)printf("睡眠10秒-已經(jīng)寫數(shù)據(jù)了，打開test.txt文件，發(fā)現(xiàn)文件沒有內(nèi)容\n");Sleep(10000);printf("刷新緩沖區(qū)\n");fflush(pf);//刷新緩沖區(qū)時，才將輸出緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)寫到文件（磁盤）//注：fflush 在高版本的VS上不能使用了printf("再睡眠10秒-此時，再次打開test.txt文件，文件有內(nèi)容了\n");Sleep(10000);fclose(pf);//注：fclose在關(guān)閉文件的時候，也會刷新緩沖區(qū)pf = NULL;return 0;
}

八、案例——通訊錄項目重寫

1、main.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "contact.h"void menu()
{printf("***********************************************\n");printf("******* 1. add           2. del        ********\n");printf("******* 3. search        4. modify     ********\n");printf("******* 5. show          6. sort       ********\n");printf("******* 0. exit                        ********\n");printf("***********************************************\n");
}int main()
{int input = 0;Contact contact;InitContact(&contact);do{system("cls");menu();printf("請輸入您的選擇：");scanf("%d", &input);switch (input){case 1:AddContact(&contact);break;case 2:DelContact(&contact);break;case 3:SearchContact(&contact);break;case 4:ModifyContact(&contact);break;case 5:ShowContact(&contact);break;case 6:SortContact(&contact);break;case 0:save(&contact);printf("正在退出系統(tǒng)！\n");break;default:printf("輸入有誤！\n");break;}system("pause");} while (input);return 0;
}

2、contact.h

#pragma once
#include <stdio.h>
#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>#define MAX_NAME 20
#define MAX_TEL 12
#define MAX_SEX 14
#define MAX_ADDR 30
#define FILE_NAME "text.txt"typedef struct People
{char name[MAX_NAME];int age;char telephone[MAX_TEL];char sex[MAX_SEX];char addr[MAX_ADDR];
}People;typedef struct Contact
{People *data;int count;int capacity;
}Contact;void InitContact(Contact* cp);
void AddContact(Contact* cp);
void DelContact(Contact* cp);
void SearchContact(const Contact* cp);
void ModifyContact(Contact* cp);
void ShowContact(const Contact* cp);
void SortContact(Contact* cp);
void save(Contact* cp);

3、contact.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "contact.h"void InitContact(Contact* cp)
{assert(cp);cp->count = 0;cp->data = (People*)calloc(3, sizeof(People));cp->capacity = 3;FILE *pf = fopen(FILE_NAME, "r");if (pf == NULL){printf("InitContact:%s\n", strerror(errno));return;}int flag = 5;while (flag == 5){if (cp->count == cp->capacity){People *ptr = (People*)realloc(cp->data, sizeof(People)*(cp->capacity + 2));if (ptr == NULL){printf("InitContact:%s\n", strerror(errno));return;}cp->data = ptr;ptr = NULL;cp->capacity = cp->capacity + 2;}flag = fscanf(pf, "%s %d %s %s %s", cp->data[cp->count].name, &(cp->data[cp->count].age),cp->data[cp->count].telephone, cp->data[cp->count].sex, cp->data[cp->count].addr);if(flag==5)cp->count++;}fclose(pf);pf = NULL;
}void AddContact(Contact* cp)
{assert(cp);if (cp->count == cp->capacity){People *ptr = (People*)realloc(cp->data, sizeof(People)*(cp->capacity + 2));if (ptr == NULL){printf("AddContact:%s\n", strerror(errno));return;}cp->data = ptr;ptr = NULL;cp->capacity = cp->capacity + 2;}printf("請輸入姓名：");scanf("%s", cp->data[cp->count].name);printf("請輸入年齡：");scanf("%d", &(cp->data[cp->count].age));printf("請輸入性別：");scanf("%s", cp->data[cp->count].sex);printf("請輸入電話號碼：");scanf("%s", cp->data[cp->count].telephone);printf("請輸入地址：");scanf("%s", cp->data[cp->count].addr);cp->count++;printf("添加成功！\n");
}int FindName(const Contact* cp ,const char* name)
{assert(cp);int i = 0;while (i < cp->count){if (strcmp(cp->data[i].name, name) == 0){return i;}i++;}return -1;
}void DelContact(Contact* cp)
{assert(cp);char name[MAX_NAME];if (cp->count == 0){printf("通訊錄為空！\n");return;}printf("請輸入需要刪除聯(lián)系人的姓名：");scanf("%s", name);int pos = FindName(cp, name);if (pos == -1){printf("未找到該聯(lián)系人！\n");}else{while (pos < cp->count){cp->data[pos] = cp->data[pos + 1];pos++;}cp->count--;printf("刪除成功！\n");}
}void SearchContact(const Contact* cp)
{assert(cp);char name[MAX_NAME];if (cp->count == 0){printf("通訊錄為空！\n");return;}printf("請輸入需要查找聯(lián)系人的姓名：");scanf("%s", name);int pos = FindName(cp, name);if (pos == -1){printf("未找到該聯(lián)系人！\n");}else{printf("%-20s\t %-5s\t %-15s\t %-13s\t %-30s\n","姓名", "年齡", "性別", "電話號碼", "地址");printf("%-20s\t %-5d\t %-15s\t %-13s\t %-30s\n",cp->data[pos].name, cp->data[pos].age, cp->data[pos].sex,cp->data[pos].telephone, cp->data[pos].addr);}
}void ShowContact(const Contact* cp)
{assert(cp);if (cp->count == 0){printf("通訊錄為空！\n");return;}printf("%-20s\t %-5s\t %-15s\t %-13s\t %-30s\n", "姓名", "年齡", "性別", "電話號碼", "地址");for (int i = 0; i < cp->count; i++){printf("%-20s\t %-5d\t %-15s\t %-13s\t %-30s\n",cp->data[i].name, cp->data[i].age, cp->data[i].sex,cp->data[i].telephone, cp->data[i].addr);}
}void ModifyContact(Contact* cp)
{assert(cp);char name[MAX_NAME];if (cp->count == 0){printf("通訊錄為空！\n");return;}printf("請輸入需要修改聯(lián)系人的姓名：");scanf("%s", name);int pos = FindName(cp, name);if (pos == -1){printf("未找到該聯(lián)系人！\n");}else{printf("請輸入姓名：");scanf("%s", cp->data[pos].name);printf("請輸入年齡：");scanf("%d", &(cp->data[pos].age));printf("請輸入性別：");scanf("%s", cp->data[pos].sex);printf("請輸入電話號碼：");scanf("%s", cp->data[pos].telephone);printf("請輸入地址：");scanf("%s", cp->data[pos].addr);printf("修改成功！");}
}
int cmpName(const void* p1, const void* p2)
{return strcmp(((People*)p1)->name, ((People*)p2)->name);
}
int cmpAge(const void* p1, const void* p2)
{return (((People*)p1)->age - ((People*)p2)->age);
}
int cmpSex(const void* p1, const void* p2)
{return strcmp(((People*)p1)->sex, ((People*)p2)->sex);
}void SortContact(Contact* cp)
{assert(cp);if (cp->count == 0){printf("通訊錄為空！\n");return;}int(*fun[3])(const void* p1, const void* p2) = { cmpName,cmpAge,cmpSex };int i;printf("輸入0——按姓名排序；輸入1——按年齡排序；輸入2——按性別排序\n請輸入：");do{scanf("%d", &i);if (!(i >= 0 && i <= 2))printf("輸入無效數(shù)字！請重新輸入：");} while (!(i >= 0 && i <= 2));qsort(cp->data, cp->count, sizeof(People), fun[i]);ShowContact(cp);
}void save(Contact* cp)
{assert(cp);FILE *pf = fopen(FILE_NAME, "w");if (pf == NULL){printf("save:%s\n", strerror(errno));return;}int i = 0;while (i < cp->count){fprintf(pf, "%s %d %s %s %s\n", cp->data[i].name, cp->data[i].age,cp->data[i].telephone, cp->data[i].sex, cp->data[i].addr);i++;}fclose(pf);pf = NULL;free(cp->data);cp->data = NULL;
}