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引言
一、基本概念
1.什么是文件
2.文件的属性
3.为什么使用文件
4.二进制文件和文本文件
二、文件的打开和关闭
1.流和标准流
2.文件指针
3.文件的打开和关闭
三、⽂件的顺序读写
1.顺序读写函数
2.详细介绍
1.fgetc
2.fputc
3.fgets
4.fputs
5.fscanf
6.fprintf
7.fread
8.fwrite
3.对比一组函数
四、文件的随机读写
1.相关函数
1.fseek
2.ftell
3.rewind
2.总结
五、文件的错误处理
1.相关函数
1.perror
2.feof
3. ferror
2.总结
六、文件缓冲区
总结
引言
在 C 语言中，文件操作是一个非常重要的主题。无论是保存用户数据、配置程序、还是读写日志文件，掌握文件操作都能使你的程序更加灵活和实用。本文将带你深入了解 C 语言中的文件操作，帮助你从基础到进阶，逐步掌握文件操作的技巧。
一、基本概念
1.什么是文件
文件是操作系统中存储数据的基本单位。文件可以是文本文档、二进制数据、图片、音频等各种形式。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：程序文件是包含程序代码的文件,例如 .c 文件（源代码文件）,.obj文件（目标文件）和 .exe 文件（可执行文件）。它们用于编译和运行程序。
数据⽂件：数据文件用于存储程序运行时生成或处理的数据。例如，文本文件、二进制文件、日志文件等。它们可以用来存储用户输入、计算结果、程序状态等信息。
2.文件的属性
文件的主要属性包括：
文件名：文件的名称。
文件路径：文件在文件系统中的位置。
文件大小：文件的字节数。
⽂件名：⼀个⽂件要有⼀个唯⼀的⽂件标识，以便⽤⼾识别和引⽤。
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。
3.为什么使用文件
文件是持久化数据的主要手段之一。使用文件可以将数据存储到硬盘上，以便程序关闭后仍能保存数据。文件操作提供了以下几个主要用途：
- 数据持久化：将运行时的数据保存到文件中，程序重新启动时可以恢复这些数据。
- 配置管理：程序配置和用户设置通常保存在文件中，便于修改和持久保存。
- 日志记录：将程序运行中的日志信息记录到文件中，方便后续分析和调试。
4.二进制文件和文本文件
文本文件：存储的是可读的字符数据，通常以 ASCII 或 UTF-8 编码。文本文件在不同平台（如 Windows 和 Unix）可能有不同的换行符表示方式（
\r\nvs\n）。示例：example.txt文件中包含字符数据。
二进制文件：存储的是原始的二进制数据，不进行编码转换。适用于存储图像、音频、视频和其他非文本数据。
示例：exemple.bin文件中包含整数、浮点数等原始数据。
二、文件的打开和关闭
文件操作开始于打开文件，结束于关闭文件。C 语言提供了一系列函数来管理文件的打开和关闭。
1.流和标准流
流
流是数据输入和输出的抽象概念。通过流，程序可以读取数据或将数据写入文件。C 语言的标准库提供了对流的支持，主要通过 FILE 类型和相关函数实现。
FILE *：表示文件流的指针。标准流
标准流是预定义的文件流，通常用于处理程序的输入和输出。
stdin：标准输入流，通常连接到键盘。
stdout：标准输出流，通常连接到屏幕。
stderr：标准错误流，通常连接到屏幕，用于输出错误信息。
2.文件指针
struct _iobuf {
char *_ptr; // 指向当前读取/写入位置的指针
int _cnt; // 缓冲区中的字节数
char *_base; // 指向缓冲区起始位置的指针
int _flag; // 文件状态标志
int _file; // 文件描述符
int _charbuf; // 用于存储单个字符的缓冲区
int _bufsiz; // 缓冲区大小
char *_tmpfname; // 临时文件名（如果有）
// 可能还会有其他字段
};
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，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。 下⾯我们可以创建⼀个FILE*的指针变量:
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：
3.文件的打开和关闭
打开文件： 使用 fopen() 函数。filename：文件名。FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
mode：文件打开模式（如 "r", "w", "a"）。
关闭文件： 使用 fclose() 函数。关闭文件后，文件指针会失效，文件所占用的资源会被释放。int fclose(FILE *stream);
mode表⽰⽂件的打开模式，下⾯都是⽂件的打开模式：
| 文件使用方式 | 含义 | 如果文件不存在 |
|---|---|---|
|
“r”(只读)
|
为了输⼊数据，打开⼀个已经存在的⽂本⽂件
|
出错
|
|
“w”(只写)
|
为了输出数据，打开⼀个⽂本⽂件
|
建⽴⼀个新的⽂件
|
|
“a”(追加)
|
向⽂本⽂件尾添加数据
|
建⽴⼀个新的⽂件
|
|
“rb”(只读)
|
为了输⼊数据，打开⼀个⼆进制⽂件
|
出错
|
|
“wb”(只写)
|
为了输出数据，打开⼀个⼆进制⽂件
|
建⽴⼀个新的⽂件
|
|
“ab”(追加)
|
向⼀个⼆进制⽂件尾添加数据
|
建⽴⼀个新的⽂件
|
|
“r+”(读写)
|
为了读和写，打开⼀个⽂本⽂件
|
出错
|
| “w+”(读写) |
为了读和写，建议⼀个新的⽂件
|
建⽴⼀个新的⽂件
|
|
“a+”(读写)
|
打开⼀个⽂件，在⽂件尾进⾏读写
|
建⽴⼀个新的⽂件
|
| “rb+”(读写) |
为了读和写打开⼀个⼆进制⽂件
|
出错
|
| “wb+”(读写) |
为了读和写，新建⼀个新的⼆进制⽂件
|
建⽴⼀个新的⽂件
|
| “ab+”(读写) |
打开⼀个⼆进制⽂件，在⽂件尾进⾏读和写
|
建⽴⼀个新的⽂件
|
示例代码：
#include <stdio.h>
int main() {
//打开文件
FILE *file = fopen("example.txt", "w");
if (file == NULL) {
perror("Error opening file");
return 1;
}
//文件操作
fprintf(file, "Writing to a file.\n");
//关闭文件
fclose(file);
return 0;
}
三、⽂件的顺序读写
1.顺序读写函数
|
函数名
|
功能
|
适⽤于
|
|---|---|---|
|
fgetc
|
字符输⼊函数
|
所有输⼊流
|
| fputc |
字符输出函数
| 所有输出流 |
|
fgets
|
⽂本⾏输⼊函数
|
所有输⼊流
|
| fputs |
⽂本⾏输出函数
| 所有输出流 |
|
fscanf
|
格式化输⼊函数
|
所有输⼊流
|
|
fprintf
|
格式化输出函数
|
所有输出流
|
|
fread
|
⼆进制输⼊
|
⽂件
|
|
fwrite
|
⼆进制输出
|
⽂件
|
2.详细介绍
1.fgetc
功能：从文件中读取一个字符。
用法：int fgetc(FILE *stream);返回值：成功读取一个字符，返回字符的 ASCII 码；遇到文件结尾或错误，返回 EOF。
示例：
FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file != NULL) {
int c;
while ((c = fgetc(file)) != EOF) {
putchar(c); // 输出读取的字符
}
fclose(file);
}2.fputc
功能：将一个字符写入到文件。
用法：int fputc(int c, FILE *stream);返回值：成功写入字符，返回字符；若出现错误，返回 EOF。
示例：
FILE *file = fopen("example.txt", "w");
if (file != NULL) {
fputc('A', file); // 写入字符 'A'
fclose(file);
}3.fgets
功能：从文件中读取一行文本。
用法：char *fgets(char *str, int n, FILE *stream);参数：
str：存储读取数据的缓冲区。
n：要读取的最大字符数（包括终止符 \0）。
stream：文件流。
返回值：成功读取一行，返回 str；遇到文件结束或错误，返回 NULL。
示例：
FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file != NULL) {
char buffer[100];
while (fgets(buffer, sizeof(buffer), file) != NULL) {
printf("%s", buffer); // 输出读取的行
}
fclose(file);
}4.fputs
功能：将一个字符串写入到文件。
用法：int fputs(const char *str, FILE *stream);返回值：成功写入字符串，返回非负值；若出现错误，返回 EOF。
示例：
FILE *file = fopen("example.txt", "w");
if (file != NULL) {
fputs("Hello, World!\n", file); // 写入字符串
fclose(file);
}5.fscanf
功能：从文件中读取格式化输入。
用法：int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);参数：
stream：文件流。
format：格式字符串，指定输入格式。
...：用于存储读取数据的变量。
返回值：成功读取的项目数量；若出现错误或到达文件末尾，返回 EOF。
示例：
FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file != NULL) {
int num;
fscanf(file, "%d", &num); // 读取整数
printf("Number: %d\n", num);
fclose(file);
}6.fprintf
功能：将格式化数据写入到文件。
用法：int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);参数：
stream：文件流。
format：格式字符串，指定输出格式。
...：要写入的数据。
返回值：成功写入的字符数；若出现错误，返回负值。
示例：
FILE *file = fopen("example.txt", "w");
if (file != NULL) {
fprintf(file, "Name: %s, Age: %d\n", "Alice", 30); // 写入格式化数据
fclose(file);
}7.fread
功能：从文件中读取数据块。
用法：size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);参数：
ptr：数据存储缓冲区。
size：每个元素的大小（字节）。
count：要读取的元素数量。
stream：文件流。
返回值：成功读取的元素数量。
示例：
FILE *file = fopen("example.bin", "rb");
if (file != NULL) {
int buffer[10];
size_t n = fread(buffer, sizeof(int), 10, file); // 读取数据块
printf("Read %zu integers.\n", n);
fclose(file);
}8.fwrite
功能：将数据块写入到文件。
用法：size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);参数：
ptr：要写入的数据。
size：每个元素的大小（字节）。
count：要写入的元素数量。
stream：文件流。
返回值：成功写入的元素数量。
示例：
FILE *file = fopen("example.bin", "wb");
if (file != NULL) {
int buffer[10] = {1, 2, 3, 4, 5};
size_t n = fwrite(buffer, sizeof(int), 5, file); // 写入数据块
printf("Wrote %zu integers.\n", n);
fclose(file);
}3.对比一组函数
输入函数
scanf：从标准输入（如键盘）读取格式化数据。
示例：int num; scanf("%d", &num);fscanf：从指定的文件流中读取格式化数据。
示例：FILE *file = fopen("data.txt", "r"); int num; fscanf(file, "%d", &num); fclose(file);sscanf：从字符串中读取格式化数据。
示例：const char *str = "42"; int num; sscanf(str, "%d", &num);
输出函数
printf：将格式化数据输出到标准输出（如屏幕）。
示例：printf("Hello, %s!\n", "World");fprintf：将格式化数据输出到指定的文件流。
示例：FILE *file = fopen("output.txt", "w"); fprintf(file, "Hello, %s!\n", "World"); fclose(file);sprintf：将格式化数据写入到字符串中。
示例：char buffer[100]; sprintf(buffer, "Hello, %s!", "World");
四、文件的随机读写
随机读写允许在文件中任意位置进行读写操作。使用fseek()、ftell() 和 rewind() 函数来实现。
1.相关函数
1.fseek
功能：设置文件指针的位置。可以通过这个函数将文件指针移动到文件的任意位置，从而进行随机访问读写操作。
用法：int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);参数：
stream：文件流指针，指定要操作的文件。
offset：相对位置的偏移量，以字节为单位。
whence：起始位置，用于确定偏移量的参考点。可以是以下值之一：SEEK_SET：文件开头。
SEEK_CUR：当前位置。
SEEK_END：文件末尾。
返回值：成功时返回 0；失败时返回非零值。
示例：
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.bin", "wb+");
if (file == NULL) {
perror("Error opening file");
return 1;
}
// 写入数据
int data = 12345;
fseek(file, 0, SEEK_SET); // 移动到文件开头
fwrite(&data, sizeof(int), 1, file);
// 随机读取数据
fseek(file, 0, SEEK_SET); // 移动到文件开头
fread(&data, sizeof(int), 1, file);
printf("Read from file: %d\n", data);
fclose(file);
return 0;
}2.ftell
功能：获取当前文件指针的位置。此函数返回文件指针相对于文件开头的字节位置。
用法：long ftell(FILE *stream);参数：
stream：文件流指针，指定要查询位置的文件。
返回值：当前文件指针的位置（以字节为单位）；失败时返回 -1L。
示例：
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file == NULL) {
perror("Error opening file");
return 1;
}
fseek(file, 0, SEEK_END); // 移动到文件末尾
long filesize = ftell(file); // 获取文件大小
printf("File size: %ld bytes\n", filesize);
fclose(file);
return 0;
}3.rewind
功能：将文件指针重置到文件开头。rewind 函数是 fseek 函数的简化版本，专门用于将文件指针设置到文件的起始位置。
用法：void rewind(FILE *stream);参数：
stream：文件流指针，指定要重置位置的文件。
示例：
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file == NULL) {
perror("Error opening file");
return 1;
}
fseek(file, 10, SEEK_SET); // 移动到文件的第 10 字节
rewind(file); // 将文件指针重置到文件开头
char buffer[100];
fgets(buffer, sizeof(buffer), file); // 读取文件开头的数据
printf("Data at the beginning: %s", buffer);
fclose(file);
return 0;
}2.总结
fseek：用于在文件中设置文件指针的位置。可以通过 offset 和 whence 参数指定新的位置。
ftell：用于获取当前文件指针的位置，以字节为单位。它可以帮助你确定文件指针在文件中的具体位置。
rewind：用于将文件指针重置到文件开头。它是 fseek 的简化版本，专门用于返回文件开头的操作。
五、文件的错误处理
在 C 语言的文件操作中，错误处理是确保程序稳定性和正确性的关键部分。下面详细介绍了常用的错误处理函数。
1.相关函数
1.perror
功能：perror 用于输出错误信息。它将描述 errno 变量中存储的错误代码对应的错误信息，并附加一个自定义的错误消息前缀。
用法：void perror(const char *str);参数：str：自定义的错误消息前缀，通常是描述错误来源的字符串。它会与 errno 中的错误信息一起输出。
输出：输出的错误信息包括自定义前缀和 errno 对应的系统错误描述。通常输出到标准错误流（stderr）。
示例：
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
int main() {
FILE *file = fopen("nonexistentfile.txt", "r");
if (file == NULL) {
perror("Error opening file");
// Outputs something like: Error opening file: No such file or directory
}
return 0;
}解释：
在尝试打开一个不存在的文件时，fopen 返回 NULL，perror 会输出类似于 “Error opening file: No such file or directory” 的错误信息，其中“Error opening file”是自定义的前缀。
2.feof
功能：feof 用于检查文件流是否到达文件末尾。它在尝试读取文件时非常有用，以确定是否已经读取到文件的末尾。
用法：int feof(FILE *stream);参数：
stream：要检查的文件流指针。
返回值：
如果文件流到达文件末尾，返回非零值（通常是 1）。
如果文件流尚未到达文件末尾，返回 0。
示例：
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file == NULL) {
perror("Error opening file");
return 1;
}
char buffer[100];
while (fgets(buffer, sizeof(buffer), file)) {
// 读取文件内容
}
if (feof(file)) {
printf("End of file reached.\n");
} else {
printf("File read error or other issue.\n");
}
fclose(file);
return 0;
}解释：
在 fgets 读取文件的过程中，循环直到 fgets 返回 NULL。之后使用 feof 检查是否因为到达文件末尾而结束循环。
3. ferror
功能：ferror 用于检查文件流是否发生了读取或写入错误。它帮助检测文件操作过程中是否出现了错误，并提供了对错误的响应处理。
用法：int ferror(FILE *stream);参数：
stream：要检查的文件流指针。
返回值：
如果发生了错误，返回非零值（通常是 1）。
如果没有发生错误，返回 0。
示例：
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file == NULL) {
perror("Error opening file");
return 1;
}
char buffer[100];
if (fgets(buffer, sizeof(buffer), file) == NULL) {
if (ferror(file)) {
perror("Error reading file");
fclose(file);
return 1;
}
}
fclose(file);
return 0;
}解释：
在尝试读取文件时，如果 fgets 返回 NULL，使用 ferror 检查是否发生了错误。如果 ferror 返回非零值，则调用 perror 输出错误信息。
2.总结
perror：输出 errno 变量中存储的错误信息，并附加自定义的前缀，帮助诊断错误原因。
feof：检查文件流是否到达文件末尾，用于判断读取操作是否结束。
ferror：检查文件流是否发生了读取或写入错误，用于确定文件操作是否正常。
这些函数可以帮助你更有效地处理文件操作中的各种错误情况，确保程序在面对意外情况时能够做出适当的反应。
六、文件缓冲区
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
int main()
{
FILE*pf = fopen("test.txt", "w");
fputs("abcdef", pf);//先将代码放在输出缓冲区
printf("睡眠10秒-已经写数据了，打开test.txt⽂件，发现⽂件没有内容\n");
Sleep(10000);
printf("刷新缓冲区\n");
fflush(pf);//刷新缓冲区时，才将输出缓冲区的数据写到⽂件（磁盘）
//注：fflush 在⾼版本的VS上不能使⽤了
printf("再睡眠10秒-此时，再次打开test.txt⽂件，⽂件有内容了\n");
Sleep(10000);
fclose(pf);
//注：fclose在关闭⽂件的时候，也会刷新缓冲区
pf = NULL;
return 0;
} 由此得出结论：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。
总结
在 C 语言中进行文件操作涉及打开、读写、定位和关闭文件等多个方面。通过掌握文件的基本概念、顺序和随机读写、错误处理、缓冲区等内容，你可以更加高效地进行文件操作。这不仅能帮助你保存和管理数据，还能在程序中实现更多功能。希望这些详细的讲解对你有所帮助。如果你有更多问题或需要进一步讨论，欢迎随时交流！
