（10）文件操作

1. 文件指针的概念和定义

在 C 语言中，文件指针是一种特殊的指针，用于指向一个文件结构体。这个结构体包含了文件的各种信息，如文件名、文件状态、当前文件位置指针等。通过文件指针，程序可以对文件进行各种操作。

文件指针的定义形式如下：

FILE *fp;

这里FILE是一个在<stdio.h>头文件中定义的结构体类型，fp就是我们定义的文件指针变量。

2. 文件的打开方法、文件打开函数返回值的处理

文件打开函数 - fopen()

在 C 语言中，使用fopen()函数来打开文件。其基本语法如下：

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

• filename是要打开的文件的名称（包括路径，如果文件不在当前目录下）。例如："data.txt"或者"C:/myfiles/data.bin"。
• mode是打开文件的模式，不同的模式决定了文件的操作方式，常见的模式如下：
  • 文本文件模式：
    • "r"：以只读方式打开文件，文件必须存在。
    • "w"：以只写方式打开文件，如果文件存在则清空内容，如果文件不存在则创建新文件。
    • "a"：以追加方式打开文件，在文件末尾添加内容，如果文件不存在则创建新文件。
    • "r+"：以读写方式打开文件，文件必须存在。
    • "w+"：以读写方式打开文件，先清空文件内容（如果存在）或创建新文件。
    • "a+"：以读写方式打开文件，追加模式，文件不存在则创建。
  • 二进制文件模式：在上述模式字符串后添加"b"，如"rb"、"wb"、"ab"等，表示以二进制方式操作文件。

文件打开函数返回值的处理

fopen()函数返回一个FILE *类型的指针，如果成功打开文件，则返回指向该文件的指针；如果打开文件失败，则返回NULL。因此，在打开文件后，应该检查返回值，以确保文件打开成功。例如：

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

int main() {
    FILE *fp;
    fp = fopen("test.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        perror("打开文件失败");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    // 文件操作...
    fclose(fp);
    return 0;
}

在这个示例中，如果fopen()返回NULL，使用perror()函数输出错误信息，并返回EXIT_FAILURE表示程序执行失败。

3. 在程序中读写外部的文本文件或者二进制文件的方法

文本文件的读写

• 读文本文件 - fgets()和fscanf()函数
  • fgets()函数：用于从文件中读取一行字符串。其语法如下：

char *fgets(char *str, int n, FILE *stream);

str是存储读取字符串的字符数组，n是最多读取的字符数（包括'\0'），stream是文件指针。例如：

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

int main() {
    FILE *fp = fopen("text.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        perror("打开文件失败");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    char line[100];
    while (fgets(line, 100, fp)!= NULL) {
        printf("%s", line);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

- **`fscanf()`函数**：类似于`scanf()`，但用于从文件中读取格式化数据。例如：

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

struct Student {
    char name[20];
    int age;
};

int main() {
    FILE *fp = fopen("students.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        perror("打开文件失败");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    struct Student student;
    while (fscanf(fp, "%s %d", student.name, &student.age)!= -1) {
        printf("姓名: %s, 年龄: %d\n", student.name, student.age);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

• 写文本文件 - fputs()和fprintf()函数
  • fputs()函数：用于向文件中写入一个字符串（不自动添加'\0'）。其语法如下：

int fputs(const char *str, FILE *stream);

例如：

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

int main() {
    FILE *fp = fopen("output.txt", "w");
    if (fp == NULL) {
        perror("打开文件失败");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    char str[] = "这是要写入文件的内容";
    fputs(str, fp);
    fclose(fp);
    return 0;
}

- **`fprintf()`函数**：类似于`printf()`，但用于向文件中写入格式化数据。例如：

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

struct Student {
    char name[20];
    int age;
};

int main() {
    FILE *fp = fopen("students_info.txt", "w");
    if (fp == NULL) {
        perror("打开文件失败");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    struct Student student = {"张三", 20};
    fprintf(fp, "姓名: %s, 年龄: %d\n", student.name, student.age);
    fclose(fp);
    return 0;
}

二进制文件的读写

• 读二进制文件 - fread()函数
  fread()函数用于从文件中读取二进制数据。其语法如下：

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);

ptr是存储读取数据的内存地址，size是每个数据元素的大小，count是要读取的元素个数，stream是文件指针。例如，读取一个包含整数的二进制文件：

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

int main() {
    FILE *fp = fopen("data.bin", "rb");
    if (fp == NULL) {
        perror("打开文件失败");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    int buffer[10];
    size_t elements_read = fread(buffer, sizeof(int), 10, fp);
    printf("成功读取 %zu 个整数\n", elements_read);
    for (int i = 0; i < elements_read; i++) {
        printf("%d ", buffer[i]);
    }
    fclose(fp);
    return 0;
}

• 写二进制文件 - fwrite()函数
  fwrite()函数用于向文件中写入二进制数据。其语法如下：

size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);

例如，将一个整数数组写入二进制文件：

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

int main() {
    int data[] = {1, 2, 3, 4, 5};
    FILE *fp = fopen("output.bin", "wb");
    if (fp == NULL) {
        perror("打开文件失败");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    size_t elements_written = fwrite(data, sizeof(int), 5, fp);
    printf("成功写入 %zu 个整数\n", elements_written);
    fclose(fp);
    return 0;
}

通过上述方法，可以在 C 程序中方便地对文本文件和二进制文件进行读写操作，实现数据的存储和读取。同时，注意在操作完文件后，使用fclose()函数关闭文件，释放相关资源。