⽂件操作
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
什么是⽂件？
磁盘（硬盘）上的⽂件是⽂件。
但是在程序设计中，我们⼀般谈的⽂件有两种：程序⽂件、数据⽂件（从⽂件功能的⻆度来分类的）
程序⽂件
程序⽂件包括源程序⽂件（后缀为.c）,⽬标⽂件（windows环境后缀为.obj）,可执⾏程序（windows环境后缀为.exe）
数据⽂件
⽂件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。
本章讨论的是数据⽂件。
在以前各章所处理数据的输⼊输出都是以终端为对象的，即从终端的键盘输⼊数据，运⾏结果显⽰到显⽰器上。
其实有时候我们会把信息输出到磁盘上，当需要的时候再从磁盘上把数据读取到内存中使⽤，这⾥处理的就是磁盘上⽂件。
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
为了⽅便起⻅，⽂件标识常被称为⽂件名。
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。
⼀个数据在⽂件中是怎么存储的呢？
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（VS2019测试）。
接下来我们在VS打开二进制文件
得到的是16进制的 10 27 00 00
我们知道10000存放在小端中的二进制形式为00010000 00100111 00000000 00000000
对应的16进制数即为 10 27 00 00
流和标准流
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，我们可以把流想象成流淌着字符的河。
C程序针对⽂件、画⾯、键盘等的数据输⼊输出操作都是通过流操作的。
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。
标准流
那为什么我们从键盘输⼊数据，向屏幕上输出数据，并没有打开流呢？
在C语言中，当你使用scanf从键盘输入数据或者使用printf向屏幕输出数据时，你实际上是在与标准输入/输出流进行交互。这些流在程序开始执行时就已经被自动打开，并且与你的程序的标准输入（通常是键盘）和标准输出（通常是屏幕）相关联。
具体来说：
stdin（标准输入流）：这是一个指向输入设备的指针，通常与键盘相关联。当你调用scanf函数时，它会从stdin中读取数据。
stdout（标准输出流）：这是一个指向输出设备的指针，通常与屏幕相关联。当你调用printf函数时，它会将数据写入stdout。
stderr（标准错误流）：这是另一个输出流，通常用于输出错误信息。它与stdout类似，但通常用于输出与程序执行错误相关的信息。
这些流在程序开始执行时就已经被打开，因此你不需要显式地打开它们。C语言标准库提供了对这些流的访问，允许你直接使用它们。
所以，当你使用scanf或printf时，你实际上是在使用这些已经打开的标准流，而不需要自己手动打开或关闭它们。这也是C语言为了方便开发者而提供的一种抽象和封装。
简而言之，标准输入/输出流是自动打开和管理的，因此你不需要担心打开或关闭它们。你只需要调用相应的函数（如scanf和printf）来使用这些流即可。
stdin、stdout、stderr 三个流的类型是： FILE * ，通常称为⽂件指针。
C语⾔中，就是通过 FILE* 的⽂件指针来维护流的各种操作的。
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。该结构体类型是由系统声明的，取名 FILE.
例如，VS2013 编译环境提供的 stdio.h 头⽂件中有以下的⽂件类型申明：
不同的C编译器的FILE类型包含的内容不完全相同，但是⼤同⼩异。
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类型的结构体变量，并填充其中的信息，使⽤者不必关⼼细节。
⼀般都是通过⼀个FILE类型的指针来维护（指向）这个FILE的结构体变量，这样使⽤起来更加⽅便。
下⾯我们可以创建⼀个FILE*的指针变量:
定义pf是⼀个指向FILE类型数据的指针变量。可以使pf指向某个⽂件的⽂件信息区（是⼀个结构体变量）。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。
⽐如：
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 来关闭⽂件。
在C语言中，fopen 函数用于打开一个文件，并返回一个 FILE 指针，该指针可以用于后续的文件操作。fopen 的第一个参数是一个字符串，代表要打开文件的路径。这个路径可以是相对路径，也可以是绝对路径。
在后面大家会得知这两路径的区别
注意这里的mode是一个字符指针（指向字符串的首地址） 所以我们这里应该传字符串（双引号） 而不是字符（单引号）
下⾯是⽂件的打开模式：
当我们文件中的数据传入到程序中 这被视为输入操作
当程序中的数据传回文件时 这被视为输出操作
在这里给大家引入一个小小的小知识点：
在计算机科学中，输入操作通常指的是将数据从外部源（如文件、用户输入或其他程序）传递到程序或系统的过程。当我们将计算机文件的数据传给程序时，这被视为输入操作，原因主要有以下几点：
数据流向：在计算机系统中，数据的流动方向是区分输入和输出的关键。如果数据是从外部源流向程序或系统内部，那么这被认为是输入操作。相反，如果数据是从程序或系统内部流向外部，那么这被认为是输出操作。
程序处理：程序需要接收数据才能进行处理。从文件中读取数据到程序中，是为了让程序能够对这些数据进行解析、分析、计算或执行其他操作。这种数据传递使得程序能够执行其预定的功能。
用户交互：在许多情况下，用户可能希望将存储在文件中的数据导入到程序中，以便程序能够利用这些数据。例如，用户可能有一个包含客户信息的Excel文件，并希望将这些信息导入到一个数据库管理系统中。在这种情况下，从文件到程序的数据传递就是输入操作。
数据处理流水线：在计算机系统中，数据处理通常是一个连续的过程，涉及多个步骤和组件。输入操作是这一流水线中的第一步，它负责将原始数据引入系统，以便后续步骤可以对其进行处理。
因此，当我们将计算机文件的数据传给程序时，我们是在将数据从外部源（即文件）引入程序内部，以便程序可以对其进行处理。这就是为什么这被视为输入操作的原因。相应地，如果程序将处理后的数据输出到文件或其他外部源，那么这将被视为输出操作。
实例代码：
fopen 的第一个参数 "C:\\DumpStack.log" 是一个字符串，它表示文件的完整路径。这里的路径是绝对路径，因为它直接指向了文件在文件系统中的位置。在Windows系统中，文件路径通常使用反斜杠 \ 作为分隔符，但在C语言字符串中，反斜杠是一个转义字符的开始，因此需要使用两个反斜杠 \\ 来表示一个实际的反斜杠字符。
所以，fopen 的参数是一个字符串，这个字符串可以是文件名（如果当前工作目录是文件所在的目录），也可以是文件的完整路径（包括目录和文件名）。在你提供的例子中，你提供了文件的完整路径，这样 fopen 就能准确地找到并打开该文件，而不需要依赖于当前工作目录的位置。
如果你只提供文件名（例如 "DumpStack.log"），那么 fopen 会在当前工作目录中查找这个文件。如果文件位于不同的目录，或者当前工作目录不是你期望的目录，那么只提供文件名可能会导致 fopen 无法找到文件，并返回 NULL。因此，提供文件的完整路径通常是一个更可靠的做法，尤其是当文件位于不同的目录或你需要确保代码的可移植性时。
⽂件的顺序读写
顺序读写函数介绍
所有输入流：文件流 标准输入流—stdin
所有输出流：文件流 标准输出流—stdout
现在我们举例来说：
比如写文件：putc(我们在之前学过了 当将程序中的数据传回文件时 这被视为输出操作）
putc
函数原型：
假如我向文件输出26个字母 代码如下
这里我们还需要知道的是 字符在输出26字母给文件的时候 光标会从起始位置依次向后移动
接着我们再学习一个看着有点奇怪的字符输入函数fgetc
fgetc
函数原型：
为啥它一个字符输入函数 最后返回值的类型却是int型呢
原因：
- 如果成功读取字符的话 返回的是字符的ASCII码值
- 如果读取遇到文件末尾 或者读取失败的时候 返回EOF（-1）
我们在之前向文件输出了26个字母 现在进行输入程序
代码如下：
这里我们是单个字符打印
当然我们也可以使用循环打印文件所有数据
上面两个函数我们都是单个字符去进行读写操作
我们也可以以字符串的形式去进行读写操作（fgets和fputs）
例如:fputs
fputs
函数原型：
将str指向的字符串写入文件 直到遇到\0
我们看到这是写到一行了 如果要写到两行 我们需要主动加换行符
接下来我们再来看看fgets
fgets
函数原型：
这里意思是 我们读文件（输入操作） 将文件内的数据放在str里 但我们最多只能复制nums个字节的数据给str 最后返回str（里面是从文件中拷贝的num字节的数据）
注意：\0也算在num字节里面 假如我们num=10； 我们去掉\0后 就只能读9个字符了
如下图：
我们的\0到底是主动放进去的 还是本来就有的呢 我们实验一下
答案：\0是主动放入的
那如果我们文件第一行的字符串大小 小于num又该如何进行输入
根据调试 我们知道 当欲复制的字符串长度大于文件中字符串长度 会直接以\0结束 不进行跨行读取 但我们知道我们之前进行输出操作时 我们为了让两段数据不在一行 使用了换行符\n 所以我们这里同样的将换行符\n放在文件字符串数据之后
这里我们当然也可以使用循环来打印出所有字符串 这样就不需要每次使用printf了
当我们文件内的某一行的字符串大小大于 我们欲复制的字符串大小 会根据num的大小来截断 并为\0预留最后一个位置
我们详细讲一下当文件内某一行的字符串大小 过大时的情况
代码如下：
我们第一次printf会先打印文件内第一行前20个字符（包含了\0） 然后第二个printf会把第一行后面剩余的字符打印出来 第三个printf则把文件第二行数据打印出来（随着光标所在的位置而打印）
当然循环内部的运行就类似上面
循环打印当前读取的行 不需要额外添加换行符 因为fgets会读取文件内的换行符（如果有的话）
每次循环迭代都会处理文件中的下一行，无论其长度如何。如果某行的长度超过 19 个字符，那么 fgets 只会读取前 19 个字符，并在下一次迭代中继续读取剩余的字符。
上⾯说的适⽤于所有输⼊流 ⼀般指适⽤于标准输⼊流和其他输⼊流（如⽂件输⼊流）；所有输出流 ⼀般指适⽤于标准输出流和其他输出流（如⽂件输出流）。
fprintf
函数原型：
观察fprintf和printf的函数原型 发现它们俩有些许类似
fscanf
函数原型：
我们直到fprintf适用于所有输出流 这意味着当我们想内容输出到屏幕上时 我们不仅仅可以用printf 还可以用fprintf 只要第一个参数传stdout（标准输出流--屏幕）即可 代码如下
当然我们也可以用fputc来将数据输出到屏幕上
对⽐⼀组函数：
scanf/fscanf/sscanf
printf/fprintf/sprintf
scanf----从标准输入流上读取格式化的数据
（以%d %s...这种格式 把数据以格式化的形式读取或打印）
fscanf----从指定的输入流（所有输入流）上读取格式化的数据
sscanf----在字符串中读取格式化的数据
printf----把数据以格式化的形式打印在标准输出流上
fprintf----把数据以格式化的形式打印在指定的输出流（所有输出流）上
sprintf----把格式化的数据写到一个字符串中（把格式化的数据转化成字符串）
我们再用另一种验证方式 将buf的数据再读到新的结构体中--sscanf
这里我们看到第一次打印是以字符串的形式打印
第二次是以格式化的形式打印
接下来我们再给大家讲另外两个函数fread fwrite
fwrite----二进制输出（适用于文件输出流）
ptr指向一个数组（该数组元素被写入文件）
size_t size：每个元素的大小 char--1 int--4
size_t count：元素个数
注意：fwrtie的返回值：成功写入文件的元素个数
代码如下：
fread----二进制输入（适用于文件输入流）
将文件中count个元素读取到数组中 ptr指向该数组
fread的第一个参数是一个指向要读取数据存放位置的指针（也就是将读取的数据放在数组中第几个位置）
注意：我们这里是因为在fwrite中 向文件中写了5个元素 所以我们这里fread的元素个数我们直接给了5 假如我们不知道元素个数的大小呢
fread的返回类型为size_t
返回值的大小即为读取到的元素的多少 比如说：假如我们返回的值小于元素个数 说明我们这时是最后一次读取
当然我们还可以用另一种代码来实现：
顺序读写
上面这些函数 光标都是从最初位置依次向后 进行读或写操作
当然我们也有随机读取
⽂件的随机读写
根据⽂件指针的位置和偏移量来定位⽂件指针（⽂件内容的光标）。
假如文件内容为abcdef 在顺序读写时 光标从a（起始位置）开始依次向后
而假设我们想直接读到到ef 这时候随机读写就起作用了 我们只需要将起始位置改变即可
fseek
函数原型：
offset：偏移量
origin：起始位置
SEEK_SET:文件的起始位置
SEEK_CUR:文件指针当前位置
SEEK_END:文件末尾
我们先看代码：
当然我们在使用SEEK_SET 这里的偏移量为5时 找到f
使用SEEK_END 光标在最后一个元素后一个位置 偏移量为-1
ftell：返回⽂件指针相对于起始位置的偏移量
函数原型
rewind ：让⽂件指针的位置回到⽂件的起始位置
函数原型
⽂件读取结束的判定
被错误使⽤的 feof
返回值非0 即为遇到文件末尾
文件读取结束的原因：
1.可能遇到文件末尾（feof用于判断文件读取结束是否为遇到文件末尾）
2.读取时发生错误（ferror）
返回值非0时 即为读取时发生错误
知识小课堂：在打开一个流（比如文件流） 这个流上有2个标记值
- 是否遇到文件末尾
- 是否发生错误
牢记：在⽂件读取过程中，不能⽤feof函数的返回值直接来判断⽂件的是否结束。
feof 的作⽤是：当⽂件读取结束的时候，判断读取结束的原因是否为：遇到⽂件尾结束。
- 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 . （如果读取正常 返回的是读取到字符的ASCII码值 如果读取的过程中遇到文件末尾 或者发生错误 就返回EOF）
• fgets 判断返回值是否为 NULL . （如果读取正常 返回的是存储读取到的字符串的字符数组的地址 如果读取的过程中遇到文件末尾 或者发生错误 就返回NULL）
实例：
我们text1文件中存放的是abcdef
我们给个读取时发生错误的例子
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。
在我们学了这些之后 就可以运用这些知识进行一些操作了
比如拷贝文件
如下图：
⽂件缓冲区
ANSIC 标准采⽤“缓冲⽂件系统” 处理数据⽂件的，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（写操作）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（读操作）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
这⾥可以得出⼀个结论：
因为有缓冲区的存在，C语⾔在操作⽂件的时候，需要做刷新缓冲区或者在⽂件操作结束的时候关闭⽂件。
如果不做，可能导致读写⽂件的问题。
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