C语言基本文件操作-平芜编程栈

文章目录

- 引入
- 1. 文件的打开与关闭：先取得通道，再释放资源
- - 1.1 `fopen`：用路径和模式打开文件
  - 1.2 `fclose`：关闭流并处理最后的写入
- 2. 顺序读写：位置指针自动向前移动
- - 2.1 `fgetc`：从流中读取一个字符
  - 2.2 `fputc`：向流中写入一个字符
  - 2.3 `fgets`：读取一行（最多 `n - 1` 个字符）
  - 2.4 `fputs`：写入字符串，不自动补换行
  - 2.5 `fprintf`：按格式向文件写入文本
  - 2.6 `fscanf`：按格式从文件读取文本
  - 2.7 `fread`：按块读取二进制数据
  - 2.8 `fwrite`：按块写入二进制数据
- 3. 随机读写：跳到指定位置再处理
- - 3.1 `fseek`：相对某个基准移动位置
  - 3.2 `ftell`：获取当前位置
  - 3.3 `rewind`：回到文件开头
- 4. 文件读取结束的判断：`EOF`、`feof` 和 `ferror`
- - 4.1 `feof`：查询 EOF 标志
  - 4.2 `ferror` 与 `clearerr`：区分和清除错误状态
- 5. 缓冲区：为什么写入后文件大小可能暂时不变
- - 5.1 `fflush`：刷新输出流
- 6. 文本还是二进制？先根据数据形态做选择
- 7. 小练习
- - 7.1 统计文件中的行数
  - 7.2 文本文件拷贝
- 总结

引入

内存中的int score = 95;只在程序运行时存在。想让下次启动程序还能得到 95，就需要把字节写入磁盘文件。C 标准库用一组stdio.h函数把磁盘细节封装起来：程序拿到一个FILE *，通过它读写文件。

FILE是库内部维护的结构体，里面记录文件当前位置、读写模式、缓冲区和错误状态。我们只能通过指针使用它，不能直接访问其成员。stdin、stdout、stderr也是预先打开的FILE *，所以printf本质上是向标准输出流写入。

1. 文件的打开与关闭：先取得通道，再释放资源

1.1`fopen`：用路径和模式打开文件

函数原型：

FILE*fopen(constchar*filename,constchar*mode);

成功时返回一个FILE *；失败时返回NULL。mode决定“是否允许读写”和“文件不存在时怎么办”。最常用的模式如下：

模式	含义	文件不存在	原有内容
`"r"`	只读	失败	保留
`"w"`	只写	创建	清空
`"a"`	追加写	创建	保留，写入总在末尾
`"r+"`	读写	失败	保留
`"w+"`	读写	创建	清空
`"a+"`	读写追加	创建	保留，写入在末尾

在这些模式后加"b"（如"rb"、"wb"）表示二进制流。

代码示例：

#include<stdio.h>intmain(){FILE*fp=fopen("note.txt","w");if(fp==NULL){perror("fopen");// 输出系统给出的原因return1;}fputs("first line\n",fp);if(fclose(fp)!=0){perror("fclose");return1;}return0;}

执行后，当前工作目录出现note.txt，内容为一行first line。fputs的细节稍后介绍。注意"w"会清空已有文件；想保留内容并在尾部增加，应改为"a"。

1.2`fclose`：关闭流并处理最后的写入

intfclose(FILE*stream);

返回0表示成功，非0表示关闭时出错。关闭输出流不仅是“释放指针”，还会把缓冲区中尚未写到操作系统的数据刷新出去。因此即使前面可能出现的fprintf没报错，fclose仍然可能因为磁盘满而失败。

关闭后不能再使用fp：fgetc(fp)、fclose(fp)都属于未定义行为。若变量还要保留，可写fp = NULL，避免误用。

2. 顺序读写：位置指针自动向前移动

顺序读写适合从文件开头一路处理到结尾。每成功读写一个字符、一个文本行或一块数据，流的位置都会更新。

2.1`fgetc`：从流中读取一个字符

intfgetc(FILE*stream);

返回值看起来是int而不是char，因为它既要容纳所有字符值，还要额外表示EOF。正确循环必须先接收返回值，再判断：

#include<stdio.h>intmain(){FILE*fp=fopen("note.txt","r");intch;if(fp==NULL)return1;while((ch=fgetc(fp))!=EOF){putchar(ch);}fclose(fp);return0;}

如果note.txt是前面的first line，屏幕会输出first line。不要写成char ch; while ((ch = fgetc(fp)) != EOF)：当真实字符值与EOF比较时，可能产生误判。

2.2`fputc`：向流中写入一个字符

intfputc(intc,FILE*stream);

成功返回写入的字符（转换为unsigned char后再返回），失败返回EOF。

代码示例：

#include<stdio.h>intmain(){FILE*fp=fopen("letters.txt","w");if(fp==NULL)return1;for(intch='A';ch<='C';ch++){if(fputc(ch,fp)==EOF){perror("fputc");fclose(fp);return1;}}fclose(fp);return0;}

letters.txt内容为ABC。参数类型是int，但写入的是一个字符；不要把它误解为一次写入四字节整数。

2.3`fgets`：读取一行（最多`n - 1`个字符）

char*fgets(char*str,intn,FILE*stream);

它最多读取n - 1个字符，并自动在末尾补\0。如果在达到上限前遇到换行，换行也会被放入数组。成功返回str，遇到文件结束或错误返回NULL。

代码示例：

#include<stdio.h>intmain(){charline[32];FILE*fp=fopen("note.txt","r");if(fp==NULL)return1;while(fgets(line,sizeof(line),fp)!=NULL){printf("读到：%s",line);// line 可能已经含换行}fclose(fp);return0;}

如果一行超过 31 个字符，fgets会分多次返回；这不是丢数据，而是需要你继续读取。

2.4`fputs`：写入字符串，不自动补换行

intfputs(constchar*str,FILE*stream);

成功时返回非负值，失败返回EOF。它会写入字符串中的字符直到\0，但不会自动增加换行：

#include<stdio.h>intmain(){FILE*fp=fopen("message.txt","w");if(fp==NULL)return1;fputs("one line\n",fp);fputs("second line",fp);fclose(fp);return0;}

文件有两行，因为第一段字符串自己包含\n。与puts相比，fputs允许你指定目标文件流。

2.5`fprintf`：按格式向文件写入文本

intfprintf(FILE*stream,constchar*format,...);

用法与printf类似，只是第一个参数是目标流。返回成功写入的字符数，编码或 I/O 失败时返回负值。

代码示例：

#include<stdio.h>intmain(){FILE*fp=fopen("student.txt","w");if(fp==NULL)return1;intid=1001;doublescore=92.5;if(fprintf(fp,"id=%d score=%.1f\n",id,score)<0){perror("fprintf");fclose(fp);return1;}fclose(fp);return0;}

文件内容是id=1001 score=92.5。注意，和printf一样，格式说明符必须与参数类型匹配；例如float使用%f，整数不要用%s。

2.6`fscanf`：按格式从文件读取文本

intfscanf(FILE*stream,constchar*format,...);

返回成功赋值的字段数；遇到文件结束返回EOF。因此循环应检查“转换数量”，而不是只检查feof：

#include<stdio.h>intmain(){FILE*fp=fopen("student.txt","r");intid;doublescore;if(fp==NULL)return1;if(fscanf(fp,"id=%d score=%lf",&id,&score)==2){printf("id=%d, score=%.1f\n",id,score);}else{puts("文件格式不符合预期");}fclose(fp);return0;}

这里&id、&score是写入目标地址；double必须使用%lf。格式中的空白可以匹配任意空白，普通字符（如id=）必须与文件一致。对于不可信文本，fgets加sscanf往往更容易控制每行的边界。

2.7`fread`：按块读取二进制数据

size_tfread(void*ptr,size_tsize,size_tcount,FILE*stream);

其中ptr是指向一块内存缓冲区的指针，该内存至少要有size × count字节大小；size是要读取的单个元素的字节大小；count是要读取的元素个数；每个元素占size字节；返回的是“实际读取的元素个数”，不是字节数。下面一次读取 4 个int：

#include<stdio.h>intmain(){inta[4];FILE*fp=fopen("numbers.bin","rb");if(fp==NULL)return1;size_tgot=fread(a,sizeof(a[0]),4,fp);if(got<4&&ferror(fp)){perror("fread");}for(inti=0;i<got;++i){printf("%d ",a[i]);}printf("\n");fclose(fp);return0;}

若文件只剩 2 个整数，got就是 2。fread(a, 1, sizeof(a), fp)则把“元素”定义为字节，返回值才是读取的字节数。直接把结构体写入文件时还会受到字节序、类型大小和内存对齐影响.

2.8`fwrite`：按块写入二进制数据

size_tfwrite(constvoid*ptr,size_tsize,size_tcount,FILE*stream);

其中ptr是指向一块内存缓冲区的指针，该内存至少要有size × count字节大小；size是要读取的单个元素的字节大小；count是要读取的元素个数；每个元素占size字节；返回实际写入的元素个数。
代码示例：

//把数组原样写成二进制#include<stdio.h>intmain(){constinta[]={10,20,30,40};FILE*fp=fopen("numbers.bin","wb");if(fp==NULL)return1;size_twritten=fwrite(a,sizeof(a[0]),4,fp);if(written!=4){perror("fwrite");fclose(fp);return1;}fclose(fp);return0;}

3. 随机读写：跳到指定位置再处理

顺序读取不适合“只改文件中间一条记录”。随机访问通过一个位置指针直接跳转。

3.1`fseek`：相对某个基准移动位置

intfseek(FILE*stream,longoffset,intorigin);

origin可取SEEK_SET（文件开头）、SEEK_CUR（当前位置）、SEEK_END（文件末尾）。成功返回 0，失败返回非 0，并清除 EOF 标志。

#include<stdio.h>intmain(){FILE*fp=fopen("letters.txt","rb");//和上文同样内容 letter.txt: ABCintch;if(fp==NULL)return1;if(fseek(fp,1L,SEEK_SET)!=0){fclose(fp);return1;}ch=fgetc(fp);// 读取 'B'printf("字符：%c\n",ch);fclose(fp);return0;}

对二进制流，偏移量通常就是字节数。文本流为了保持可移植性，除 0 和ftell返回的位置外，不要随意计算偏移。

3.2`ftell`：获取当前位置

longftell(FILE*stream);

成功返回当前位置，失败返回-1L。它常用于记录“读到哪里”，之后配合fseek返回：

longpos=ftell(fp);if(pos==-1L){perror("ftell");}if(fseek(fp,pos,SEEK_SET)!=0){perror("fseek");}

3.3`rewind`：回到文件开头

voidrewind(FILE*stream);

它等价于把位置设为开头，并清除流的 EOF 和错误标志（不报告错误）。

代码示例：

FILE*fp=fopen("note.txt","r");intfirst,again;if(fp!=NULL){first=fgetc(fp);rewind(fp);again=fgetc(fp);printf("%c %c\n",first,again);// 同一个首字符fclose(fp);}

4. 文件读取结束的判断：`EOF`、`feof`和`ferror`

4.1`feof`：查询 EOF 标志

intfeof(FILE*stream);

返回非零表示 EOF 标志已设置。关键点是：EOF 是一次读操作的结果，不是文件中预先存放的字符。所以while (!feof(fp))会多执行一次循环。

4.2`ferror`与`clearerr`：区分和清除错误状态

intferror(FILE*stream);voidclearerr(FILE*stream);

读失败后，feof和ferror可能需要区分：前者表示正常读到末尾，后者表示 I/O 错误。clearerr清除这两个标志，使流可以继续尝试后续操作。

FILE*fp=fopen("note.txt","r");if(fp!=NULL){intch;while((ch=fgetc(fp))!=EOF){// 处理字符}if(feof(fp))puts("正常到达文件末尾");if(ferror(fp))perror("读取失败");clearerr(fp);// 清除状态，谨慎使用fclose(fp);}

clearerr不能修复磁盘或权限问题，只是重置状态；真正的错误原因仍需处理。

5. 缓冲区：为什么写入后文件大小可能暂时不变

标准 I/O 常先把数据放入用户态缓冲区，再批量交给操作系统。这样可以减少频繁系统调用，提高性能，但也意味着程序异常终止时，未刷新的内容可能丢失。

5.1`fflush`：刷新输出流

intfflush(FILE*stream);

对输出流调用会把缓冲数据推送出去，成功返回 0，失败返回EOF。常见场景是日志程序希望立即看到最新内容：

FILE*fp=fopen("app.log","a");if(fp!=NULL){fprintf(fp,"程序仍在运行\n");if(fflush(fp)==EOF)perror("fflush");fclose(fp);}

fflush(stdin)在标准 C 中没有可移植的“清空输入缓存”含义；不要依赖它处理键盘残留字符。输入流应通过循环读取并丢弃，或重新设计输入流程。

6. 文本还是二进制？先根据数据形态做选择

文本文件（fprintf/fscanf、fgets/fputs）便于人眼查看和调试，适合配置、日志和简单表格；二进制文件（fread/fwrite）体积小、速度快，适合大量定长记录，但可移植性和版本兼容需要额外设计。

7. 小练习

7.1 统计文件中的行数

要求：使用fgets读取note.txt，统计包含内容的行数（每行的字符数小于255）。

思路：每次fgets成功就得到一行；循环结束后用ferror判断是否因错误中断。

参考答案：

intcount_lines(constchar*path){FILE*fp=fopen(path,"r");charbuf[256];intcount=0;if(fp==NULL)return-1;while(fgets(buf,sizeof(buf),fp)!=NULL){count++;}if(ferror(fp))count=-1;fclose(fp);returncount;}

7.2 文本文件拷贝

要求：把numbers.txt文本文件复制到copy.txt，使用文本模式r/w，缓冲区方式读写。

intcopy_text(constchar*src,constchar*dst){FILE*in=fopen(src,"r");FILE*out=fopen(dst,"w");//检测路径是否有效与打开操作是否成功if(in==NULL||out==NULL){if(in)fclose(in);if(out)fclose(out);return-1;}intch;//使用int类型便于判断EOFwhile((ch=fgetc(in))!=EOF){if(fputc(ch,out)==EOF){fclose(in);fclose(out);return-1;}}intread_ok=!ferror(in);//判断读是否发生错误intin_ok=(fclose(in)==0);//判断是否成功关闭intout_ok=(fclose(out)==0);return(read_ok&&in_ok&&out_ok)?0:-1;}

总结

可靠的文件代码通常遵循同一条线：fopen检查NULL→ 读写函数检查返回值 → 用feof/ferror解释失败原因 → 必要时fflush→ 用fclose检查最终落盘结果。先决定文本还是二进制，再选择顺序还是随机访问；当你能说清“当前位置在哪里、缓冲区里还有什么、失败后如何恢复”，文件操作就不再是只能背函数名的黑盒。

C语言基本文件操作

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4. 文件读取结束的判断：`EOF`、`feof`和`ferror`

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