文件及文件操作

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原创 2025-05-18 15:57:09 830 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

文本文件和二进制文件到底有什么区别？本文首发于知乎，原文链接： https://www.zhihu.com/question/19971994/answer/570107874 回答较长，但是保证有趣。( • ̀ω•́ )✧ 这要从文件的本质开始说起，首先，我们用一个简单的例子来演示一下计算机处理文件的过程。提到计算机，很多人都知道二进制，二进制具体是用来干嘛的呢？是用来保存和表示信息的，计算机里所有的信息，无论是CPU正在执行的指令还是你保存在硬盘里的小姐姐，归根结底都是像下面这样的01序列： 0100100001100101011. 阅读详情

一.为什么使用文件？

为了将文件持久化的保存，如果没有文件，我们写的程序的数据是存储在电脑的内存，程序退出，内存回收，数据就丢失了，再次运行程序的时候就看不到上次的数据了。

二.什么是文件？

磁盘（硬盘）上的文件是文件，但是在程序设计中，我们一般谈的文件从功能角度分类有两种：程序文件、数据文件。

①程序文件：

程序文件包括源程序文件.c，目标文件（windows环境下）.obj，可执行程序.exe

②数据文件：

数据文件的内容不一定是程序，而是程序运行过程中进行读写的数据，比如程序运行中需要从中读取的数据的文件，或者程序运行输出内容的文件。本篇讨论的是数据文件。

它们之间的关系如图：

以前我们编写的程序输入输出都是以终端为对象，即从终端的键盘输入数据，运行结果显示到显示器上。今天我们的目的就是将数据信息输入到我们的本地硬盘上，而当我们想要对数据进行操作时，在从本地硬盘进行读取。

③文件名（文件标识）：文件路径+文件名主干+文件后缀
例如：c:\code\test.txt

文件路径为:"c:\code\",表示文件存放在硬盘C盘下的code文件夹里面
注：打开桌面文件加路径\变成\\（绝对路径）

.表示当前路径，..表示当前路径的上一级路径（相对路径）。例如.\\..\\..\\test.txt

文件主干:"text",表示该文件的文件名为text

文件后缀:".txt",表示该文件的文件类型是文本

三.二进制文件和文本文件

根据数据的组织形式，数据文件通常被称为文本文件或二进制文件。

1.文本文件：数据以 ASCII 码的形式存储，每个字符都对应一个 ASCII 码值。这种文件可以直接被文本编辑器等工具读取和修改。常见的文本文件包括.txt、.csv等格式。

2.二进制文件：数据以二进制形式存储，没有直接对应的字符表示。这种文件通常包含非文本数据，如图像、音频、视频等。它们不能被文本编辑器等工具直接解析，需要专门的程序进行解析和处理。

不同数据在文件中的存储方式不同，字符一律以ASCII码存储，数值型数据既可以用ASCII码存储，也可以使用二进制形式存储。

如果直接将内存中的二进制数据输出到外存文件中，则生成的文件是二进制文件。如果需要将数据以 ASCII 码的形式存储到外存中，则需要进行转换，这样生成的文件就是文本文件。

对于一个整数10000（十进制），以ASCII码形式输出时需要5个字符（'1', '0', '0', '0', '0'），而以二进制形式输出时只需要4个字节来存储这个整数的二进制表示。

四.文件的打开和关闭

1.流

程序的数据需要输出到各种外部设备，也需要从外部设备获取数据，不同的外部设备的输入输出操作各不相同，为了方便程序员对各种设备进行方便的操作，我们抽象出了流的概念，可以把流想象成流淌着字符的河。

C程序针对文件、画面、键盘等的数据输入输出操作都是通过流操作的。

⼀般情况下，我们要想向流里写数据，或者从流中读取数据，都是要打开流，然后操作。

2.标准流

那为什么我们从键盘输入数据，向屏幕上输出数据，并没有打开流呢？

那是因为C语言程序在启动的时候，默认打开了3个流：

• stdin - 标准输入流，在大多数的环境中从键盘输入，scanf函数就是从标准输入流中读取数据。

• stdout - 标准输出流，大多数的环境中输出至显示器界面，printf函数就是将信息输出到标准输出

流中。

• stderr - 标准错误流，大多数环境中输出到显示器界面。

这是默认打开了这三个流，我们使用scanf、printf等函数就可以直接进行输入输出操作的。 stdin、stdout、stderr 三个流的类型是： FILE * ，通常称为文件指针。

C语言中，就是通过 FILE* 的文件指针来维护流的各种操作的

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。

3.文件的打开和关闭

每次文件读写之前应该打开文件，使用结束应该关闭文件。打开文件的同时，都会返回一个FILE*的指针变量指向该文件。

ANSI C 规定使用fopen打开文件，fclose关闭文件。打开文件成功返回有效指针，失败返回NULL

//打开⽂件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
//filename是文件名字符串：对应我们上文提到的文件名
//mode是打开文件的模式字符串。
//关闭⽂件
int fclose ( FILE * stream );

文本模式打开文件
"r"：以只读方式打开文件，文件必须存在。

"w"：以写入方式打开文件。如果文件不存在则创建新文件，如果文件已存在则清空文件内容。

"a"：以追加方式打开文件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，如果文件不存在则创建新文件，如果文件已存在则清空文件内容。

"a+"：以读写方式打开文件，如果文件不存在则创建新文件。

二进制形式打开文件
"rb"：只读方式打开文件。

与 "r" 模式不同的是，"rb" 模式将文件以二进制形式进行读取，适用于二进制文件的读取，例如图像、音频等文件。

"wb"：只写方式打开文件。

与 "w" 模式不同的是，"wb" 模式将文件以二进制形式进行写入，适用于二进制文件的写入。

"ab"：追加方式打开文件。

与 "a" 模式不同的是，"ab" 模式将文件以二进制形式进行追加写入，适用于对二进制文件进行追加写入操作。

"rb+"：读写方式打开文件。

与 "r+" 模式不同的是，"rb+" 模式将文件以二进制形式进行读写，适用于对二进制文件进行读写操作。

"wb+"：读写方式打开文件。

与 "w+" 模式不同的是，"wb+" 模式将文件以二进制形式进行读写，适用于对二进制文件进行读写操作。

"ab+"：读写方式打开文件。

与 "a+" 模式不同的是，"ab+" 模式将文件以二进制形式进行读写，适用于对二进制文件进行读写操作，并且在文件末尾追加写入。

#include<stdio.h>
int main()
{
FILE* pf;
pf=fopen("huyue.txt","w");
if(pf!=NULL)
{
fputs("fighting",pf);
fclose(pf);
}
return 0;
}

假设我们已经存在一个二进制文件，如何打开二进制的文件：

五.文件的顺序读写

注：

1.fgetc，fputc用于读字符和写字符

fgetc读取正常时返回读取字符的ASCII码值，读取失败返回EOF

2.fgets，fputs用于读和写字符串

fgets读n个字符实际为n-1个加上\0，并且读到换行符就停止，自动补\0。

fputs不写\n不会换行。

int main()
{
FILE* pf=fopen("huyue.txt","r");
if(pf==NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}

int ch = fgetc(pf);

char arr[20] = "XXXXXXX";
fgets(arr, 10, pf);

fclose(pf);
pf=NULL;
return 0;
}

int main()
{
FILE* pf=fopen("huyue.txt","w");
if(pf==NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
fputc('a',pf);
fputs("bcde",pf);

fclose(pf);
pf=NULL;
return 0;
}

3.fprintf和printf，fscanf和scanf很相似。

fprintf(pf, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);
fscanf(pf, "%s %d %f", s.name, &(s.age), &(s.score));

4.fread从文件中读取count个大小为size个字节的数据，存放在ptr指向的空间中，将count个大小为size个字节的数据写到文件中，返回实际读到的个数。

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

5.对比两组函数：

1）scanf：从标准输入流上读取格式化的数据；
fscanf：从指定的输入流上读取格式化的数据；
sscanf：在字符串中读取格式化的数据，可认为是将字符串转化为格式化的数据；

2）printf:把数据以格式化的形式打印在标准输出流上；
fprintf：把数据以格式化的形式打印在指定的输出流上；
sprintf：把格式化的数据转化成字符串。比printf多一个存储数据的指针。

六.文件的随机读写

在C语言中，fseek、ftell和rewind是用于文件定位和文件指针操作的函数。

1.fseek

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

offset是偏移量。

origin是起始位置，其中 SEEK_SET是文件开始位置， SEEK_CUR是文件现在位置， SEEK_END是文件末尾。

FILE *file = fopen("example.txt", "r");
fseek(file, 10, SEEK_SET); // 将文件指针设置到文件开头后的第10个字节处

2.ftell：返回文件指针相对于起始位置的偏移量

long int ftell ( FILE * stream );
示例：
FILE *file = fopen("example.txt", "r");
fseek(file, 10, SEEK_SET);
long int position = ftell(file); // 获取文件指针当前位置
printf("Current position: %ld\n", position);

3.rewind：让文件指针的位置回到文件的起始位置

void rewind ( FILE * stream );
示例：
FILE *file = fopen("example.txt", "r");
fseek(file, 10, SEEK_SET);
rewind(file); // 将文件指针重新设置到文件开头

七.文件读取结束的判定

1.被错误使用的 feof

feof 的作用是：当文件读取结束的时候，判断是读取结束的原因(也可能是遇到错误）是否是：遇到文件尾结束，不能用feof函数的返回值直接来判断文件的是否结束。

2.判断文本文件读取是否结束，要判断返回值是否为 EOF （ fgetc ），或者 NULL （ fgets ）

判断二进制文件的读取是否结束，要判断返回值是否小于实际要读的个数。

文本文件：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void)
{
int c; // 注意：int，⾮char，要求处理EOF(-1), int类型能涵盖 fgetc 所有可能的返回值，包括正常字符的 ASCII 码值以及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);
}

二进制文件：

#include <stdio.h>
enum { SIZE = 5 };
int main()
{
double a[SIZE] = {1.,2.,3.,4.,5.};
FILE *fp = fopen("test.bin", "wb"); 
fwrite(a, sizeof *a, SIZE, fp); // 写 double 的数组
fclose(fp);
double b[SIZE];
fp = fopen("test.bin","rb");
size_t ret_code = fread(b, sizeof *b, SIZE, fp); // 读 double 的数组
if(ret_code == SIZE) {
puts("Array read successfully, contents: ");
for(int n = 0; n < SIZE; ++n)
printf("%f ", b[n]);
putchar('\n');
} else { // error handling
if (feof(fp))
printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
else if (ferror(fp)) {
perror("Error reading test.bin");
}
}
fclose(fp);
}

八.文件缓冲区

ANSIC 标准采用“缓冲文件系统” 处理的数据文件的，所谓缓冲文件系统是指系统自动地在内存中为程序中每⼀个正在使用的文件开辟⼀块“文件缓冲区”。从内存向磁盘输出数据会先送到内存中的缓冲区，装满缓冲区后才⼀起送到磁盘上。如果从磁盘向计算机读入数据，则从磁盘文件中读取数据输⼊到内存缓冲区（充满缓冲区），然后再从缓冲区逐个地将数据送到程序数据区（程序变量等）。缓冲区的大小根据C编译系统决定的。