高阶C语言|文件操作——你不知道的文件小秘密

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文件，究竟是什么鬼？

说到文件，大部分人可能会想：“哎呀，不就是那种看得见摸得着的东西嘛！”没错，文件就是磁盘上的一堆信息，只不过它们的样子不太一样。比如有程序文件（扩展名 .c，.exe 什么的）和数据文件（它们存储的是你在程序里使用的数据）。别看这些文件表面平凡，它们的背后可是大有文章。

我们常见的文件有两大类：

1. 程序文件：这些通常是你的源代码文件（像 .c 后缀的文件），以及编译后产生的目标文件（例如 .obj 或 .exe）。这类文件代表的是程序的执行逻辑和操作。
2. 数据文件：这些文件是程序运行过程中需要的外部数据，或者是程序执行后的输出结果。

文件本身并不复杂，了解了这些，你就能轻松搞定文件操作。

文件指针——你的文件“朋友”

文件操作不可能不提文件指针。你和文件的每次互动，都得有个“桥梁”——这就是文件指针。它就像是你和文件沟通的一个小助手，通过它，你可以告诉文件“嘿，快给我读点东西”，或者“你可以关机啦”。不信？来看看下面这段代码：

FILE* fp = fopen("myfile.txt", "w");

这个 fp 变量就是文件指针，它让你能够连接到文件 myfile.txt，然后对它进行各种操作。想关上它吗？那就用 fclose 把它“请走”：

fclose(fp);
fp = NULL; // 防止野指针乱来

通过文件指针，你可以在内存中找到文件的相关信息（如文件名、文件状态等），也可以方便地进行读取或写入操作。

文件打开的那些“门道”

打开文件有一堆方式，比如只读、只写、追加等等。就像你去餐厅点菜，有的人喜欢点个“只读的沙拉”，有的人则想要一份“只写的牛排”。不过，要记住，一旦选定了“门道”，就不能乱点其他的了！

打开文件的方式有很多种，主要有以下几种模式：

文件使用方式	含义	如果指定文件不存在
“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)	为了输入数据，打开一个文本文件	建立一个新文件
“a”（追加）	向文本文件尾添加数据	建立一个新文件
“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	建立一个新文件
”ab“	向一个二进制文件尾添加数据	出错

例如，你想打开一个文件并向其中写入内容，可以使用以下代码：

#include <stdio.h>
int main ()
{
 FILE * pFile;
 //打开文件
 pFile = fopen ("myfile.txt","w");
 //文件操作
 if (pFile != NULL)
{
  fputs ("fopen example", pFile);
  //关闭文件
  fclose (pFile);
}
 return 0;
}

常用的顺序输入输出函数——让你有条不紊的使用文件

1. 字符输入函数（fgetc）

   • 函数名称：fgetc
   • 适用流：所有输入流
   • 功能：fgetc 用于从文件中读取一个字符。无论是从标准输入流（如键盘）还是文件流，它都可以读取字符。

2. 字符输出函数（fputc）

   • 函数名称：fputc
   • 适用流：所有输出流
   • 功能：fputc 用于将一个字符写入文件，或者输出到其他流（如标准输出流）。

3. 文本行输入函数（fgets）

   • 函数名称：fgets
   • 适用流：所有输入流
   • 功能：fgets 用于从文件中读取一行文本，通常用于处理每行数据时，比 fgetc 更加方便，因为它能读取整行数据。

4. 文本行输出函数（fputs）

   • 函数名称：fputs
   • 适用流：所有输出流
   • 功能：fputs 将一行文本写入文件或者输出流，适合写入字符串。

5. 格式化输入函数（fscanf）

   • 函数名称：fscanf
   • 适用流：所有输入流
   • 功能：fscanf 是一个格式化输入函数，类似于 scanf，用于从文件中读取格式化的数据（如整数、浮点数、字符串等）。

6. 格式化输出函数（fprintf）

   • 函数名称：fprintf
   • 适用流：所有输出流
   • 功能：fprintf 是一个格式化输出函数，类似于 printf，可以将格式化的输出写入文件或其他流。

7. 二进制输入（fread）

   • 函数名称：fread
   • 适用流：文件
   • 功能：fread 用于从文件读取二进制数据，这与从文件读取文本数据不同，适用于处理二进制文件。

8. 二进制输出（fwrite）

   • 函数名称：fwrite
   • 适用流：文件
   • 功能：fwrite 用于将二进制数据写入文件，常用于文件格式为二进制的应用。

流的含义——数据的“大马路”

图中的流指的是数据流向的方向，简而言之，流就像一个通道，通过它，程序可以与不同的数据源（如文件、标准输入/输出、网络）进行数据交换。

• 标准输入流（stdin）：表示从键盘或者其他输入设备获取数据。类型为 FILE*。
• 标准输出流（stdout）：表示向屏幕或终端输出数据，也常用于程序的输出。类型为 FILE*。
• 标准错误流（stderr）：专门用来输出错误信息，通常输出到屏幕，帮助调试和记录错误。类型为 FILE*。

这些流在 C 语言中有默认的设置，你可以使用它们来与程序外部的数据进行交互。

fseek和ftell——让你随意“跳跃”文件

如果文件指针是你和文件之间的“通信员”，那 fseek 和 ftell 就是你用来“调皮捣蛋”的工具。想要快速跳转到文件的某个位置？fseek 就是你的“跳跃王者”。它能让你精准地告诉文件：“嘿！快点，跳到那个地方！”

fseek(fp, 100, SEEK_SET); // 跳到文件的第100个字节

如果你是个数字控，ftell 会告诉你文件指针现在在第几字节，完美配合使用，你就能像个文件专家一样随心所欲地翻阅文件。

long int position = ftell(fp);
printf("Current position: %ld\n", position);

有了它们，文件就像一张无穷无尽的地图，而你是那个能够自由穿梭的探险家。

rewind——倒带重放，穿越回文件的“起点”

偶尔我们会在文件中“迷失”，对吧？但别担心，rewind 函数会帮你找回“方向感”，它能把文件指针迅速拉回文件的起点，仿佛你按下了“倒带”按钮，所有操作都能重新开始。

rewind(fp); // 把文件指针拉回到开头

是不是感觉像是时光机？你可以重新阅读文件的内容，或者再次执行某些操作，完全不需要重开一个新文件。

文件缓冲区——它的幕后“神操作”

当你和文件在“亲密互动”的时候，文件并不总是立刻回应你。为什么？因为文件背后有一个隐秘的“缓冲区”，这个缓冲区可不是随便的东西，它像是个内存仓库，存储着所有待操作的数据。系统会先把数据传递到缓冲区，再从缓冲区读取或写入磁盘。你可能觉得它不够直接，但这也让整个过程更高效。

不过，既然是“幕后工作”，它就不喜欢被打扰。如果你不小心忽略了这个缓冲区的刷新（比如直接关闭文件），数据可能就会丢失。所以，记得及时调用 fflush 来刷新缓冲区，确保文件内容没跑掉：

fflush(fp); // 刷新缓冲区，确保数据写入文件

文件读取结束的判定——别让它“赖账”

当你和文件打交道时，总会遇到“结束”的问题。你是不是也曾经遇到过文件读到一半就突然消失的情况？别怕，文件结束有专门的信号，比如 EOF（文件结束符）或者 NULL（读取错误）。当你遇到这些信号时，表示文件已经结束或发生了错误，赶紧收拾收拾，不要继续“纠缠”下去。

文本文件的读取可以使用 fgetc 来判断是否遇到 EOF，或者用 fgets 判断返回值是否为 NULL，这都能告诉你文件是否正常结束。

对于二进制文件，我们则需要注意 fread 的返回值，它能告诉你是否成功读取了预期的字节数。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
  int c; // 注意：int，非char，要求处理EOF
  FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
  if(!fp) {
    perror("File opening failed");
    return EXIT_FAILURE;
 }
 //fgetc 当读取失败的时候或者遇到文件结束的时候，都会返回EOF
  while ((c = fgetc(fp)) != EOF) // 标准C I/O读取文件循环
 {
   putchar(c);
 }
 //判断是什么原因结束的
  if (ferror(fp))
    puts("I/O error when reading");
  else if (feof(fp))
    puts("End of file reached successfully");
  fclose(fp);
}

总结：文件不再神秘

文件操作的世界其实并没有你想象的那么复杂。只要掌握了文件打开、读写、关闭的基本技巧，再加上对 fseek 和 rewind 这些“小工具”的灵活运用，你就能轻松自如地管理你的文件了。

所以，下次当你面对文件时，不要再紧张了！只要记得好好地与它互动，文件也会变成你忠实的小伙伴，陪你一起完成各种任务，轻松搞定所有挑战。

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