彻底弄懂文件操作？——看这一篇就够了！！（c语言基础）-优快云博客

1.文件指针类型（FILE*）

先用一行代码让你理解文件类型指针（FILE*）：

FILE *file = fopen("test.txt","r");

文件类型指针（FILE*）和其他指针类型一样，都是某一类型加上“ * ”后就变成指针类型了，同样的FILE类型在加上“ * ”前也是单独的一个类型，更确切的说，FILE是一个结构体类型。FILE结构体中包含了文件操作所需要的各种信息。那么我们就可以这样讲，一但一个文件类型指针指向一个fopen函数打开的文件，那么操作该文件所需要的各种信息就会储存在FILE结构体类型中。

那么现在再来看这一行代码，fopen函数以某种方式打开了指定文件并被文件指针file所接收，此时我们就拥有了操作该文件的一个“把手”（句柄或变量）file。这就是文件指针类型的意义所在，往后讲解的所有对文件的操作都要利用这个“把手”来完成。

2.fopen函数及6种常用的文件打开模式

fopen函数

fopen 是 C 标准库中的一个函数，用于 打开文件并返回一个文件指针（FILE*），以便后续进行读写操作。它的函数原型如下：

#include <stdio.h>

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

参数：filename以字符串形式接收文件名，mode是你要以什么样的方式来打开文件。

功能：

打开指定路径的文件，并返回一个指向该文件的 FILE* 指针。
如果打开失败，返回 NULL。
文件指针用于后续的文件操作（如 fgetc、fputc 等）。

返回值：

成功：返回指向文件的 FILE* 指针。

失败：返回 NULL（如文件不存在、权限不足、路径错误等）。

文件打开模式

模式	说明	文件不存在时的行为	文件存在时的行为
`"r"`	只读模式	返回 `NULL`（失败）	从文件开头读取
`"w"`	只写模式	创建新文件	清空文件内容（原有数据丢失）
`"a"`	追加模式	创建新文件	在文件末尾追加数据
`"r+"`	读写模式	返回 `NULL`（失败）	从文件开头读写（原有数据保留）
`"w+"`	读写模式	创建新文件	清空文件内容（原有数据丢失）
`"a+"`	读写模式	创建新文件	在文件末尾追加数据（读操作从文件开头开始）

这里的读写模式牵扯到后续fgetc、fputc 等读写函数的使用，比如fgetc是读取一个字符，那么就用"r" "r+" "a+" "w+"等牵扯到可读模式来打开文件。

注意：

w模式和w+模式会导致数据丢失，意思是以该模式打开文件会清除文件内容并从头写入，因此当我们想要续写文件时，我们可以用a或a+模式来追加文件。但是r+模式有点特殊，因为以r+模式打开文件后我们也可以进行写入，它也是从头，但奇怪的是它原有数据不会丢失，即打开文件时不会清空文件内容，似乎和它的模式特点有点互相矛盾。但实际情况是：当使用 "r+" 打开文件时，操作系统不会清空文件内容。写入操作会直接覆盖指定位置的数据，但不会影响其他部分。

3.fgetc、fputc、fgets、fputs

当我们打开文件后，所有的写入和读取操作都能用这几个函数来完成。

1）fgetc

int fgetc(FILE *file);

功能：从file指针指向的文件中读取一个字符。

使用演示：

int ch;
while ((ch = fgetc(file)) != EOF) {
    printf("%c", ch);
}

返回值：

成功：返回读取的字符（转换为 int，范围 0~255）。

失败或 EOF：返回 EOF（通常是 -1）。

疑问：这是fgetc的基本工作机制，可是这里有一些疑问，为什么演示中的while循环可以正确执行下去而不陷入死循环？fgetc每次只是在读取一个字符，如果演示代码可以正确读出文件所有内容，说明一定存在某些标记可以记录并更新fgetc读取文件的位置，这里我们先按下不表。

2）fputc

int fputc(int char, FILE *file);

功能：将指定的字符写入到file指针指向的文件中。

使用演示：

fputc('A', file);

返回值：

成功：返回写入的字符（0~255）。

失败：返回 EOF（通常是 -1）。

问疑：同样的，如果连续输入十次演示代码，文件中会被写入写入十个 “A” ，似乎这十个fputc函数像是商量好的一样将 “A” 连续挨着写入。和fgetc的疑问一样我们先按下不表。

3）fgets

char *fgets(char *str, int size, FILE *file);

功能：

从指定的file指向的中读取 最多 size - 1 个字符，并存储到 str 指向的缓冲区（就是str指向的存储字符串的空间）。

如果遇到 换行符 \n 或 文件结束（EOF），则停止读取，并在字符串末尾自动添加 '\0'（字符串结束符）。

演示：

char buffer[100];  // 缓冲区大小为 100
fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin);

成功：返回 str（指向读取的字符串）。

失败或 EOF：

如果未读取到任何字符（如 size <= 0 或文件为空），返回 NULL。

如果读取到部分数据（如遇到 EOF 但已读取部分字符），仍然返回 str（但下次调用会返回 NULL）。

疑问：

当我们连续的用fgets读取文件中的内容时：
	FILE* file = fopen("test.txt", "r");
	char buffer[100];
	fgets(buffer, sizeof(buffer), file);
	printf("%s", buffer);
	
	fgets(buffer, sizeof(buffer), file);
	printf("%s", buffer);
	
	fgets(buffer, sizeof(buffer), file);
	printf("%s", buffer);
文件中的内容：

输出：

可以看到每次读取的内容都会覆盖原有的缓冲区buffer，且每次fgets的读取都会很默契的读取下一行，而不是重复读取第一行，那么这里的疑问和fgetc以及fgets一样，先按下不表。

4）fputs

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

功能：

将字符串 str 写入到file指向的文件中。

不包含字符 \0 也不会添加 \n （多次写入的内容在文件中是连续的）

演示：

FILE* file = fopen("test.txt", "w");
const char* buffer1 = "我是第一行";
const char* buffer2 = "我是第二行";
const char* buffer3 = "我是第三行";
fputs(buffer1,file);
fputs(buffer2,file);
fputs(buffer3,file);

文件夹显示;

可以看到内容是连续的。

返回值：

成功：返回非负整数（通常返回写入的字符数，但标准未明确规定）。

失败：返回 EOF（通常是 -1）。

疑问：

这里的疑问同上，所有的疑问将会在文件定位中解答

4.文件定位

在讲读写函数时，有一个统一的疑问。那就是为什么这些函数能够自动定位文件内容，其实答案很简单，这些读写函数都有一个共同点，它们的参数中都含有文件指针，而文件指针前面讲过，他是指向一个结构体的指针，而这个结构体中包含了文件的各种信息，虽然这个结构体的具体实现由编译器/标准库决定，但在大多数实现中，它包含了一个关键的成员——文件位置指示器。 这里我们不具体展开讲，只需通俗的理解文件指针会记录文本位置信息，即每一次使用读写函数时，它会根据该文本位置信息进行操作。

疑问：当我们对一个文本文件进行文本写入后，再对该文件进行读取，会出现什么情况？

以下代码是对一个文件进行写入操作后再进行读取：
#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>

int main() {
    //以读写的方式打开文件
	FILE* file = fopen("test.txt", "w+");
	if (file == NULL) {
		perror("fopen");
		exit(1);
	}

    //向文件中写入 hello world\n
	const char *buffer1 = "hello world\n";
	int n = fputs(buffer1,file);
	if (n == -1) {
		perror("fputs");
		exit(2);
	}

	/*int m = fseek(file, 0, SEEK_SET);
	if (m == -1) {
		perror("fseek");
		exit(3);
	}*/

    //读取文件中的一行
	char buffer[100];
	char* s = fgets(buffer, sizeof(buffer), file);
	if (s == NULL) {
		perror("fgets");
		exit(4);
	}

	printf("%s", buffer);

	fclose(file);

	return 0;
}
运行效果图：

图中什么也没有打印，表明fgets并没有读取到任何字符。这是为什么呢？

不卖关子，原因就是因为fgetc函数已经更新了file文件指针中的位置信息，再使用fgets函数对文件进行读取时，读取的起始位置就是文本的末尾，导致什么也没有读到。

为了解决类似问题，我们便可以引出文件定位函数，可以帮助我们手动对文件的读写位置进行定位。下面我们利用文件定位函数fseek来解决疑问中的问题。

取消对fseek函数的注释：

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

int main() {
    //以读写的方式打开文件
	FILE* file = fopen("test.txt", "w+");
	if (file == NULL) {
		perror("fopen");
		exit(1);
	}

    //向文件中写入 hello world\n
	const char *buffer1 = "hello world\n";
	int n = fputs(buffer1,file);
	if (n == -1) {
		perror("fputs");
		exit(2);
	}

    ///////////////////////////////////////////
    //取消对定位函数fseek的注释
	int m = fseek(file, 0, SEEK_SET);
	if (m == -1) {
		perror("fseek");
		exit(3);
	}
    ////////////////////////////////////////////

    //读取文件中的一行
	char buffer[100];
	char* s = fgets(buffer, sizeof(buffer), file);
	if (s == NULL) {
		perror("fgets");
		exit(4);
	}

	printf("%s", buffer);

	fclose(file);

	return 0;
}

运行效果：

这里fseek的作用就是将文件指针重新定位到文件开头，使读取函数能够从文件开头读取。

文件定位常用函数：

1）fseek

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

功能：移动文件流 stream 的指针到指定位置。

参数：

stream：文件指针（由 fopen() 返回）。

offset：偏移量（字节），可为正（向后）或负（向前）

whence：基准位置：

SEEK_SET：文件开头

SEEK_CUR：当前位置

SEEK_END：文件末尾

返回值：

成功：0

失败：非零（并设置 errno)

代码示例：

FILE *fp = fopen("file.txt", "r");
fseek(fp, 100, SEEK_SET);  // 移动到第 100 字节
fseek(fp, -50, SEEK_CUR);  // 当前位置向前移动 50 字节
fseek(fp, 0, SEEK_END);    // 移动到文件末尾
fclose(fp);

2）ftell

long ftell(FILE *stream);

功能：返回文件流 stream 的当前指针位置（相对于文件开头的偏移量）。

返回值：

成功：当前偏移量（long 类型）

失败：-1L（并设置 errno）

代码示例：

FILE *fp = fopen("file.txt", "r");
fseek(fp, 0, SEEK_END);
long size = ftell(fp);  // 获取文件大小
fclose(fp);
printf("File size: %ld bytes\n", size);

3）rewind

void rewind(FILE *stream);

功能：将文件指针重置到文件开头，并清除 EOF 标志和错误标志

等效于：

fseek(stream, 0, SEEK_SET);
clearerr(stream);

代码示例：

FILE *fp = fopen("file.txt", "r");
fseek(fp, 100, SEEK_SET);
rewind(fp);  // 回到文件开头
fclose(fp);

6.总结

文件操作是程序与外部数据交互的核心环节，C语言层面上的文件操作，本质还是对系统文件操作函数的封装。学好 C 语言层面的文件操作，是理解 Linux 等操作系统底层机制的重要基石。它不仅能为你后续的系统级编程打下坚实基础，还能培养对程序与硬件资源交互的直觉。

“C 文件操作是打开操作系统黑盒的钥匙——你写的每一行 fread，最终都会变成内核中的一段汇编。”