【C语言】文件操作篇-----程序文件和数据文件,文件的打开和关闭,二进制文件和文本文件,fopen,fclose【图文详解】

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前言

在了解完动态内存管理,我们本期将使用一些文件指针来对外部文件进行操作

前两期博客:

动态内存管理1:

【C语言】内存操作篇---动态内存管理----malloc,realloc,calloc和free的用法【图文详解】-CSDN博客

动态内存管理2:

【C语言】动态内存管理------常见错误,以及经典笔试题分析,柔性数组【图文详解】-CSDN博客

目录

一、为什么会有文件?

二、什么是文件?

2.1程序文件

2.2数据文件 

2.3之间的区别 

三、文件名 

四、 二进制文件和文本文件 

五、文件的打开和关闭

 4.1流和标准流

4.1.1流

4.1.2标准流

4.2文件指针

4.3文件的打开和关闭

4.3.1 fopen

4.3.2 fclose 

fopen和fclose的使用 

 文件操作的表格:


一、为什么会有文件?

文件存在的主要目的是为了存储、组织和共享信息,而在计算机学习中,我们知道在内存上运行的东西,如果程序退出了,内存就会被回收,我们需要长期存储,就有了文件来进行存储,而文件是存储到硬盘上的,可以长期保存。

二、什么是文件?

文件是计算机存储数据的一种方式,它可以存储文本、图像、音频、视频等各种类型的信息。文件通常由一个或多个字符序列组成,每个字符可以是字母、数字、符号或控制字符。文件通常被保存在计算机的存储介质(例如硬盘、固态硬盘、光盘)中,并用于存储和传输数据。文件可以通过文件管理系统进行访问、编辑和管理。在计算机系统中,文件是组织和处理数据的基本单位,它们被用于存储和传输各种类型的信息。

2.1程序文件

程序文件(也称为可执行文件或代码文件)是包含计算机程序代码的文件。它们通常包含一系列指令和命令,告诉计算机如何执行特定的任务。程序文件在计算机上运行时,会被解释和执行,从而实现特定的功能。

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)等

win11下的图标:

2.2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。数据文件是存储数据信息的文件(本篇主要讨论数据文件),它们包含特定领域的数据,例如文本文件、图像文件、音频文件、视频文件等。数据文件用于存储和保存实际的数据内容,这些数据可以被程序文件读取、处理和操作。

数据文件可以存储各种类型的数据,例如文本文件中存储文本内容,图像文件中存储图像数据等。

常见的数据文件类型:

  1. 文本文件:

    • .txt文件:存储文本内容,例如存储程序代码、日志文件等。
    • .csv文件:存储以逗号分隔的数据,例如存储表格数据、统计数据等。
    • .json文件:存储以JSON格式表示的数据,例如存储配置文件、API响应数据等。
    • .xml文件:存储以XML格式表示的数据,例如存储配置文件、数据传输等。
    • .html文件:存储超文本标记语言,用于网页的展示。
  2. 图像文件:

    • .jpg或.jpeg文件:用于存储压缩的数字图像,常用于照片和图像的传输和显示。
    • .png文件:用于存储无损压缩的数字图像,支持透明背景,常用于Web图像和图形设计。
    • .gif文件:用于存储动画图像,支持多帧的图像文件格式。
    • .bmp文件:无损位图格式,用于存储图像数据的原始位图信息。
  3. 音频文件:

    • .mp3文件:常用的音频压缩格式,用于存储音乐、声音等。
    • .wav文件:无损音频格式,用于存储音频数据的原始波形信息。
  4. 视频文件:

    • .mp4文件:常用的视频压缩格式,用于存储视频数据,适合在Web和移动设备上播放。
    • .avi文件:Windows系统中常用的视频格式,支持多种视频和音频编解码器。
    • .mov文件:苹果公司开发的视频格式,通常用当谈到数据文件时

2.3之间的区别 

程序文件包含计算机程序的代码和指令,用于实现特定功能,并由计算机解释和执行。而数据文件则是存储实际数据信息的文件,供程序文件读取、处理和操作。简单来说,程序文件是计算机指令的集合,控制计算机的行为;数据文件是实际数据的存储媒介,供程序文件使用。

三、文件名 

文件名是指文件在文件系统中的名称。它是用来标识特定文件的字符串,并用于定位、访问和识别文件。文件名通常包括两部分:文件的名称和文件的扩展名(后缀)

  1. 文件名称:文件名称是文件的主要标识,用于描述文件的内容或作用。文件名称可以由字母、数字和一些特殊字符组成,但通常不包含文件系统不允许的特殊字符和空格。文件名称一般应具有描述性,以方便用户和开发者快速识别和查找文件。例如,对于一个名为"example.txt"的文本文件,"example"就是文件的名称。

  2. 扩展名(后缀):扩展名是文件名中的一部分,用于标识文件的类型或格式。扩展名出现在文件名的最后,通常由一个点(.)和几个字母组成。扩展名可以直接指示用于打开或处理文件的程序。例如,对于一个名为"example.txt"的文本文件,".txt"就是该文件的扩展名,它表示这是一个文本文件。

 而一个文件要有一个唯一的文件标识,以便用户识别和引用。
而我们更常说的文件名包含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,文件标识常被称为文件名。

四、 二进制文件和文本文件 

 按照数据的组织形式,我们又把数据文件称为二进制文件(文本文件)

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,磁盘读取的信息就是,‘1’,‘0’,‘0’,‘0’,‘0’,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)。

五、文件的打开和关闭

 4.1流和标准流

4.1.1流

在计算机科学中,流(Stream)是一种用于在程序和外部设备之间传输数据的概念,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

 我们操作文件需要打开流,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?
那是因为C语言程序在启动的时候,默认打开了3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,大多数的环境中输出至显示器界面。
        •    stderr - 标准错误流,大多数环境中输出到显示器界面。
这是默认打开了这三个流,我们使用scanf、printf等函数就可以直接进行输入输出操作的。 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。

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.

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结构的变量,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的指针来维护这个FILE结构的变量,这样使用起来更加⽅便。

创建一个 FILE的指针变量:

FILE* pf;

 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。

4.3文件的打开和关闭

 文件的操作一共有三步:

1.打开文件

2.操作文件

3.关闭文件

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。

4.3.1 fopen

fopen可以在cplusplus网查询: 

fopen - C++ Reference (cplusplus.com)

 函数原型如下:

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

函数介绍如下:

函数的使用和案例如下:

fopen的介绍

fopen的介绍:

fopen的原型中有两个形参, const char * filename, const char * mode,filename就是一个文件名,我们这里说的文件名,通常都是文件路径+文件名主干+文件后缀,其次是mode,mode有方式方法的意思,这里说的就是我们用什么方式打开这个文件,方式对应的是表格中的字符

这里是edge的翻译如下: 

4.3.2 fclose 

fclose可以在cplusplus查询: 

fclose - C++ Reference (cplusplus.com)

 fclose的介绍:

 fclose的功能和使用案例:

 fclose的介绍

 fclose函数是C语言中用于关闭文件的函数。它用于将打开的文件与文件指针断开连接,并释放相关资源。ANSIC规定使用  fopen 函数来打开文件,fclose 来关闭文件。注意,在关闭文件之前,务必确保对文件的所有读写操作都已完成,否则可能会导致数据丢失或其他错误。此外,如果文件未成功打开(文件指针为NULL),则不应使用fclose函数来关闭文件。

fopen和fclose的使用 

打开当前目录中的文件: 

#include<stdio.h>int main()
{FILE* pf = fopen("text.txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return ;}fclose(pf);pf = NULL;
}

fopen和fclose的使用如上,在上述示例中,先使用fopen函数打开一个文件text.txt并获得一个文件指针,然后对文件进行操作,最后使用fclose函数关闭文件。关闭文件后,可以确保在程序中不再使用该文件。 

如果我们并未发现文件,我们就使用perror直接打印出错误信息。

效果如下:

 打开成功:

打开绝对路径的文件: 

#include<stdio.h>int main()
{FILE* pf = fopen("E:\\Users\\云山若汐\\Desktop\\新建 文本文档 (2).txt", "r");if (pf == NULL){perror("fopen");return ;}fclose(pf);pf = NULL;
}

失败:

成功:

 打开相对路径,C语言用.表示当前目录,..表示上一级目录

 这是我的当前路径:C:\Users\云山若汐\source\repos\test2\test2

而我现在把文件放到repos下:

我的文件路径可以写成./../../test.txt

#include<stdio.h>int main()
{FILE* pf = fopen("./../../test.txt", "w");if (pf == NULL){perror("fopen");return ;}fclose(pf);pf = NULL;
}

失败: 

成功:

 文件操作的表格:

感谢各位同伴的支持,本期文件操作篇就讲解到这啦,如果你觉得写的不错的话,可以给个一键三连,点赞关注+收藏,若有不足,欢迎各位在评论区讨论。    

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