第12篇：文件操作与数据持久化-优快云博客

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文件操作与数据持久化

在C语言中，文件操作是一个重要的编程任务，它允许程序读取和写入数据到文件，从而实现数据的持久化。在这一篇文章中，我们将详细探讨C语言中的文件操作，包括文件的打开、读取、写入、关闭，以及一些常见的文件处理技术和实践。

12.1 文件操作基础

12.1.1 文件指针与标准文件操作函数

在C语言中，文件操作通过标准库中的<stdio.h>头文件提供的函数完成。文件指针是操作文件的关键，通过FILE *类型的指针管理文件。

文件的打开与关闭

使用fopen函数打开文件，使用fclose函数关闭文件。打开文件时需要指定文件名和打开模式：
c
```
FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
int fclose(FILE *stream);
```
示例：
c
```
FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file == NULL) {
    perror("无法打开文件");
    return EXIT_FAILURE;
}
fclose(file);
```
打开模式包括：
- "r"：以只读模式打开文件。
- "w"：以写入模式打开文件，如果文件已存在则截断为零长度。
- "a"：以追加模式打开文件，数据写入文件末尾。
- "r+"：以读写模式打开文件。
- "w+"：以读写模式打开文件，如果文件已存在则截断为零长度。
- "a+"：以读写模式打开文件，数据写入文件末尾。

12.1.2 文件的读取与写入

读取文件内容

常用的文件读取函数包括：

fgetc：读取一个字符。
fgets：读取一行文本。
fread：读取指定大小的二进制数据块。

示例：

c

char buffer[100];
FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file != NULL) {
    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), file)) {
        printf("%s", buffer);
    }
    fclose(file);
}

写入文件内容

常用的文件写入函数包括：
- fputc：写入一个字符。
- fputs：写入一个字符串。
- fwrite：写入指定大小的二进制数据块。
示例：
c
```
FILE *file = fopen("example.txt", "w");
if (file != NULL) {
    fprintf(file, "Hello, World!\n");
    fclose(file);
}
```

12.1.3 文件指针的位置控制

ftell：获取文件指针的位置。

c

long ftell(FILE *stream);

示例：

c

long pos = ftell(file);

fseek：设置文件指针的位置。

c

int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

示例：

c

fseek(file, 0, SEEK_SET); // 移动到文件开始
fseek(file, 0, SEEK_END); // 移动到文件末尾

rewind：将文件指针移动到文件开头。
c
```
void rewind(FILE *stream);
```

12.2 文件操作的高级技巧

12.2.1 文件模式和权限

在打开文件时，可以指定不同的模式来控制文件的读取和写入权限。例如，在Linux系统中，文件权限可以通过chmod命令设置，而在C语言中，文件打开模式通常包括：

"rb"：以二进制模式只读打开文件。
"wb"：以二进制模式写入文件。
"ab"：以二进制模式追加文件。

12.2.2 文件的二进制读写

文件可以以二进制模式读写，这对于处理非文本数据（如图像、音频文件）非常有用：

读取二进制文件：

c

FILE *file = fopen("example.bin", "rb");
if (file != NULL) {
    char buffer[100];
    fread(buffer, sizeof(char), 100, file);
    fclose(file);
}

写入二进制文件：

c

FILE *file = fopen("example.bin", "wb");
if (file != NULL) {
    char data[] = "Binary data";
    fwrite(data, sizeof(char), sizeof(data), file);
    fclose(file);
}

12.2.3 文件错误处理

处理文件操作时，可能会遇到各种错误。可以通过perror函数输出错误信息：

c

FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file == NULL) {
    perror("文件打开错误");
}

错误处理包括：

文件不存在：检查文件路径是否正确。
权限问题：检查文件权限设置。
磁盘空间不足：检查磁盘空间。

12.3 实际应用示例

12.3.1 实现一个简单的文件备份程序

以下是一个简单的文件备份程序，将源文件内容复制到目标文件：

c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define BUFFER_SIZE 1024

void backupFile(const char *source, const char *destination) {
    FILE *srcFile = fopen(source, "rb");
    if (srcFile == NULL) {
        perror("无法打开源文件");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    FILE *destFile = fopen(destination, "wb");
    if (destFile == NULL) {
        perror("无法打开目标文件");
        fclose(srcFile);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    char buffer[BUFFER_SIZE];
    size_t bytesRead;

    while ((bytesRead = fread(buffer, 1, BUFFER_SIZE, srcFile)) > 0) {
        fwrite(buffer, 1, bytesRead, destFile);
    }

    fclose(srcFile);
    fclose(destFile);
}

int main() {
    backupFile("source.txt", "backup.txt");
    return 0;
}

c

12.3.2 实现一个简单的日志记录系统

以下是一个简单的日志记录系统，将日志消息写入到文件中：

c

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>

void logMessage(const char *filename, const char *format, ...) {
    FILE *file = fopen(filename, "a");
    if (file == NULL) {
        perror("无法打开日志文件");
        return;
    }

    va_list args;
    va_start(args, format);
    vfprintf(file, format, args);
    va_end(args);

    fclose(file);
}

int main() {
    logMessage("application.log", "Log entry: %s, %d\n", "Test message", 123);
    return 0;
}

c