1. 为什么使用文件

如果没有文件，我们写的程序的数据是存储在电脑的内存中，如果程序退出，内存回收，数据就丢失了，等再次运行程序，是看不到上次程序的数据的，如果要将数据进行持久化的保存，我们可以使用文件。

2. 什么是文件

在程序设计中，我们谈到的文件一般有两种（从文件功能的角度来分类）：程序文件、数据文件

2.1 程序文件

程序文件包括源程序文件（后缀为.c）、目标文件（Windows环境下后缀为.obj，linux环境下后缀为.0）、可执行程序（Windows环境下后缀为.exe）。

2.2 数据文件

文件中的内容不一定是程序，而是程序运行时读写的数据，比如程序运行需要从中读取数据的文件，或者输出内容的文件。

接下来我们讨论的就是数据文件。

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。

文件名包含三部分：文件路径+文件名主干+文件后缀 例如：C:\code\example.txt

为了方便起见，文件标识通常被称为文件名。

注：文件名可以不包含后缀名，但是文件名中不能包含 ：/、\、：、*、？、“、<、>、|

3. 二进制文件和文本文件

根据数据的组织形式，数据文件被称为文本文件或二进制文件。

数据在内存中以二进制的形式存储，如果不加转换地输出到外存的文件中，就是二进制文件。

如果要求在外存上以ASCII码的形式存储，则需要在存储前进行转换。以ASCII字符的形式存储的文件就是文本文件。

那么一个数据在文件中是如何存储的呢？

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。

例如有整数10000，如果以ASCII形式输出到磁盘，则磁盘中占用5个字节（一个字符占一个字节），而以二进制形式输出，则在磁盘上只占4个字节（在VS2019上测试）。

4. 文件的打开和关闭

4.1 流和标准流

4.1.1 流

我们程序的数据需要输出到各种外部设备，也需要从外部设备获取数据，不同的外部设备的输入输出操作各不相同，为了方便程序员对各种设备进行方便的操作，我们抽象出了流的概念，

可以把流想象成一个中转站，它能根据不同的外部设备读写的方式来进行相应的操作。

流是一种抽象，表示在其上执行输入和输出操作的设备。流基本上可以表示为无限长度字符的源或目标。

C程序针对文件、画面、键盘等的数据输⼊输出操作都是同流操作的。

一般情况下，我们要想向流里写数据，或者从流中读取数据，都是要打开流，然后操作。

4.1.2 标准流

在C语言程序启动时，会默认打开三个流：

·stdin——标准输入流，在大多数的环境中从键盘输入 ·stdout——标准输出流，在大多数环境中输出到显示器界面 ·stderr——标准错误流，在大多数环境中输出到显示器界面

默认打开这三个流之后，使用scanf、printf等函数就可以直接进行输入输出操作。

stdin、stdout、stderr三个流的类型是：FILE*，通常被称为文件指针。

C语言中，就是通过FILE*的文件指针来维护流的各种操作的。

4.2 文件指针

缓冲文件系统中，关键的概念是“文件类型指针”，简称“文件指针”。

每个被使用的文件都在内存中开辟了一个相应的文件信息区，用来存放文件的相关信息（如文件的名字，文件的状态及文件当前的位置等）。这些信息是保存在一个结构体变量中的，该结构体变量是由系统声明的，取名FILE 。

在VS2019编译环境中提供的stdio.h头文件中，我们是看不到对文件类型的声明的：

    typedef struct _iobuf
    {
        void* _Placeholder;
    } FILE;

在VS2013编译环境提供的stdio.h头文件中有以下的文件类型声明：

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

每当打开一个文件的时候，系统会根据文件的情况自动创建一个FILE结构的变量，并填充其中的信息，对于使用者来说，不必关注其中的细节。

要想定义一个文件指针，我们可以按照这样的方式：

FILE* pf//文件指针变量

定义pf是一个指向FILE类型数据的指针变量。可以是pf指向某个文件的文件信息区（一个结构体变量）。通过该文件信息区中的信息就能够访问该文件。也就是说，通过文件指针变量能够间接找到与它关联的文件。

4.3 文件的打开和关闭

文件在读写之前应该先打开文件，在使用结束之后应该关闭文件。

在编写程序的时候，在打开文件的同时，都会返回⼀个FILE*的指针变量指向该文件，也相当于建立了指针和文件的关系。

ANSI C规定使用fopen函数来打开文件，fclose函数来关闭文件。

//打开文件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
//If the file is successfully opened, the function returns a pointer to a FILE object that can be used to identify the stream on future operations.
//Otherwise, a null pointer is returned.
//关闭文件
int fclose ( FILE * stream );
//If the stream is successfully closed, a zero value is returned.
//On failure, EOF is returned.

mode表示文件的打开模式，有以下打开模式：

/* fopen example */
#include <stdio.h>
int main ()
{
  FILE * pFile;
  pFile = fopen ("myfile.txt","w");
  if (pFile!=NULL)
  {
    fputs ("fopen example",pFile);
    fclose (pFile);
  }
  return 0;
}

5. 文件的顺序读写

顺序读写函数介绍：

6.文件的随机读写

6.1 fseek

根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针。

int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );
//origin有三种
//SEEK_SET----Beginning of file
//SEEK_CUR----Current position of the file pointer
//SEEK_END----End of file *

/* fseek example */
#include <stdio.h>

int main ()
{
  FILE * pFile;
  pFile = fopen ( "example.txt" , "wb" );
  fputs ( "This is an apple." , pFile );
  fseek ( pFile , 9 , SEEK_SET );
  fputs ( " sam" , pFile );
  fclose ( pFile );
  return 0;
}

6.2 ftell

返回文件指针相对于起始位置的偏移量

//long int ftell ( FILE * stream );

/* ftell example : getting size of a file */
#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);   // non-portable
    size=ftell (pFile);
    fclose (pFile);
    printf ("Size of myfile.txt: %ld bytes.\n",size);
  }
  return 0;
}

6.3 rewind

使文件指针的位置回到文件的起始位置

//void rewind ( FILE * stream );

/* rewind example */
#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;
}