前言
本文将全面详细的讲述C语言文件操作的基础知识，包括所右顺序读写的函数介绍以及随机读写的函数介绍，字数较多，感谢支持
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一、文件的基础常识
1.为什么使用文件
如果没有文件，我们写的程序的数据是存储在电脑的内存中，如果程序退出，内存回收，数据就丢失 了，等再次运行程序，是看不到上次程序的数据的，如果要将数据进行持久化的保存，我们可以使用文件。
2.流和标准流
流：
我们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，我们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。
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？（scanf , printf）
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。
3.文件指针
缓冲文件系统中，关键的概念是“文件类型指针”，简称“文件指针”。
每个被使用的文件都在内存中开辟了一个相应的文件信息区，用来存放文件的相关信息（如文件的名字，文件状态及文件当前的位置等）。这些信息是保存在⼀个结构体变量中的。该结构体类型是由系统声明的，取名 FILE 。
下面我们可以创建⼀个 FILE* 的指针变量:
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。
二、文件的打开和关闭
文件在读写之前应该先打开文件，在使用结束之后应该关闭文件。
在编写程序的时候，在打开文件的同时，都会返回⼀个 FILE* 的指针变量指向该文件，也相当于建立了指针和文件的关系。
ANSI C规定使用 fopen 函数来打开⽂件，fclose 来关闭文件。
函数声明：
// 打开文件:
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
// 关闭文件:
int fclose ( FILE * stream );
- const char * filename：需要打开的文件路径。
- const char * mode：表示文件的打开模式。
- FILE * stream：需要关闭的文件指针
- fopen 功能：如果文件成功打开，该函数将返回一个指向 FILE 对象的指针，该对象可用于在将来的操作中标准流。否则，将返回 NULL 指针。
- fclose 功能：如果流成功关闭，则返回零值。失败时，返回 EOF。
文件路径：（常用的两种写法）
- 相对路径：1：./file.txt ，表示当前目录下的 file.txt文件，这里的./也可以省略不写。直接写成 file.txt 即可打开当前目录下的该文件。2：../folder/file.txt，表示上一级目录下的 folder 文件夹中的 file.txt 文件，上上级以此类推。3：subdir/filename.txt，表示当前目录下的 subdir 子目录中的 filename.txt 文件。
- 绝对路径：例如：C:\\Users\\Username\\Documents\\file.txt，将文件路径全部写出来。
- 总之，为了代码的可移植性，用的最多的就是相对路径。
mode 文件的打开模式：
| 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） | 为了输出数据，打开⼀个文本文件 | 建立一个新的文件 |
| “a”（追加） | 向文本文件尾添加数据 | 建立一个新的文件 |
| “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 | 建立一个新的文件 |
| “ab”（追加） | 向一个二进制文件尾添加数据 | 建立一个新的文件 |
| “r+”（读写） | 为了读和写，打开一个文本文件 | 出错 |
| “w+”（读写） | 为了读和写，建立一个新的文件 | 建立一个新的文件 |
| “a+”（读写） | 打开一个文件，在文件尾进行读写 | 建立一个新的文件 |
| “rb+”（读写） | 为了读和写打开⼀个⼆进制⽂件 | 出错 |
| “wb+”（读 写） | 为了读和写，新建⼀个新的⼆进制文件 | 建立一个新的文件 |
| “ab+”（读 写） | 打开⼀个⼆进制文件，在⽂件尾进行读和写 | 建立一个新的文件 |
示例：
#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;
}三、文件的顺序读写
1.顺序读写函数介绍
| 函数名 | 功能 | 适用于 |
| fgetc | 字符输⼊函数 | 所有输⼊流 |
| fputc | 字符输出函数 | 所有输出流 |
| fgets | 文本行输⼊函数 | 所有输⼊流 |
| fputs | 文本行输出函数 | 所有输出流 |
| fscanf | 格式化输入函数 | 所有输⼊流 |
| fprintf | 格式化输出函数 | 所有输出流 |
| fread | ⼆进制输入 | 文件输入流 |
| fwrite | ⼆进制输出 | 文件输出流 |
1. fgetc:
函数声明：
int fgetc ( FILE * stream );
用法：读取正常的时候，返回读取到的字符的 ASCII 码值，读取失败时，会返回 EOF。
EOF：end of file ，文件结束的标志，其值为 -1。
示例：（自己手动在当前目录下创建一个文本文件，内容为26个字母，使用fgetc读取）
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf;
//以只读的形式打开文件
pf = fopen("test.txt", "r");
//检查是否读取成功
if (pf == NULL)
{
//失败打印错误信息，并直接结束程序
perror("fopen");
return 1;
}
//利用fgetc返回值进行循环打印
char ch = 0;
while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)
{
printf("%c ", ch);
}
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
注意：
上述 fgetc 函数声明中参数为 FILE * stream ，这其实就是输入流，fgetc 适用于所有输入流，fputc 适用于所有输出流，意思就是除了文件流，它们也可以用作 stdin：标准输入流 和 stdout：标准输出流。后续函数以此类推。
示例：
#include <stdio.h>
int main()
{
int ch = fgetc(stdin);//从键盘（标准输入流）上读取
fputc(ch, stdout);//将字符输出（写）到屏幕（标准输出流）
return 0;
}运行结果：
2.fputc:
int fputc ( int character, FILE * stream );
功能：将字符写入流。
返回值：成功后，将返回写入的字符。如果发生写入错误，则返回 EOF 并设置错误指示符 （ferror）。
示例：
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf;
//以只写的形式打开文件
pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 0;
}
//使用fputc将字符输入到文件流
int a = fputc('A', pf);
fclose(pf);//因为fflush在高版本编译器下使用不了
pf = fopen("test.txt", "r");//所以关闭文件重新打开刷新缓冲区
int c = fgetc(pf);
printf("fputc的返回值：%d\n", a);
printf("读取结果：%c\n", c);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
注：文件缓冲区会在下文提到
注意："w"只写模式，包括所有写入的模式，如果存在文件，会将新内容覆盖旧内容。
3.fgets：
char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );
功能：从 stream 中读取字符并将其作为 C 字符串存储到 str 中，直到读取 （num-1） 个字符，或者到达换行符或文件末尾，以先发生者为准。
- str：指向一个数组指针，存储读取到的字符串。
- num：要复制到 str 中的最大字符数（包括终止 null 字符）。
- stream：指向标准输入流的 FILE 对象的指针。
返回值：成功后，该函数返回 str。如果在尝试读取字符时遇到文件结尾，则设置 eof 指示符 （feof）。如果在读取任何字符之前发生这种情况，则返回的指针为空指针。如果发生读取错误，则设置错误指示符 （ferror） 并返回 null 指针。
示例：
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf;
//只读的形式打开文件
pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
char ch[20] = "xxxxxxxxxxxxxxx";
//从文件中读取字符串
fgets(ch, 5, pf);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}监视结果：
解析：我们看到确实 ch 数组有5个数值被修改，但是 fgets 实际只读取了 4 个字符，这就是开头所说的 fgets 会读取 num-1 个字符的原因。另外换行符和文件结尾也会影响 fgets 的读取，这里没有演示。
注意：如果遇到读取的文件数据是乱码，我们可以修改 test.txt 文件的编码格式为 ANSI，在记事本中选择另存为即可修改，之后便可正常读取。
4.fputs：
int fputs ( const char * str, FILE * stream );
功能：将 str 指向的 字符串 写入流，该函数从指定的地址 （str） 开始复制，直到到达终止 null 字符 （'\0'）。此终止 null 字符不会复制到流中。
返回值：成功后，将返回非负值。出错时，该函数返回 EOF 并设置错误指示符 （ferror）。
示例：
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf;
//只写的形式打开文件
pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
char ch1[20] = "abcdef\nghijkl\nmnopqr";
//将字符串写入文件
fputs(ch1, pf);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
解析：出现“烫”的原因，因为我们是使用数组传入 str 参数，而数组刚好存储20个字符，并没有存储到字符串字面量的 '\0'，所以出现这种问题，解决办法很简单且不唯一。我们可以扩大数组即可。也可以使用 字符指针 指向字符串字面量
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf;
//只写的形式打开文件
pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//扩大数组，以存下字符串字面量末尾隐藏的 '\0'
char ch1[21] = "abcdef\nghijkl\nmnopqr";
fputs(ch1, pf);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
5.fprintf：
int fprintf ( FILE * stream, const char * format, ... );
与我们熟悉的 printf 对比：int printf ( const char * format, ... );
功能：将格式化数据写入流，简单点说就是 以指定格式写入文件，就像使用 printf 以指定格式打印数据一样。
返回值：成功后，将返回写入的字符总数。如果发生写入错误，则设置错误指示符 （ferror） 并返回负数。
示例：
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf;
//只写的形式打开文件
pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
char name[20] = "zhangsan";
int age = 20;
float score = 90.1f;
//格式化写入文件
fprintf(pf, "%s\n%d\n%.1f\n", name, age, score);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
6.fscanf：
int fscanf ( FILE * stream, const char * format, ... );
与我们熟悉的 scanf 对比：int scanf ( const char * format, ... );
功能：从流中读取格式化数据，从流中读取数据，并根据参数格式将其存储到其他参数指向的位置。
返回值：成功后，该函数返回成功填充的参数列表的项目数。如果在读取时发生读取错误或到达文件末尾，则会设置正确的指示符（feof 或 ferror）。而且，如果在成功读取任何数据之前发生任何情况，则返回 EOF。
示例：
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf;
//只读的形式打开文件
pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
char name[20];
int age;
float score;
//格式化读取文件
fscanf(pf, "%s %d %f", name, &age, &score);
printf("%s\n%d\n%.1f\n", name, age, score);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
注意：
scanf/printf 针对标准输入流 / 标准输出流 格式化 输入 / 输出函数
fscanf/fprintf 针对所有输入流 / 所有输出流 格式化 输入 / 输出函数
所以 fscanf/fprintf 功能上其实是大于 scanf/printf
7.fwrite：
size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );
功能：将 ptr 中 count 个，大小为 size 字节的数据以二进制形式写入文件中。
- ptr：指向要写入的元素数组的指针
- size：要写入的每个元素的大小
- count：元素个数
- stream：指向指定输出流的 FILE 对象的指针
返回值：返回成功写入的元素总数。如果此数字与 count 参数不同，则写入错误会阻止函数完成。在这种情况下，将为流设置错误指示符 （ferror）。如果 size 或 count 为零，则函数返回零，并且错误指示符保持不变。
示例：
#include <stdio.h>
//定义一个结构体，方便一次写入多个数据
struct S
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
FILE* pf;
//以wb的形式打开文件，也可以是.bin文件
pf = fopen("test.txt", "wb");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//声明一个结构体变量
struct S s = { "小明", 18, 88.8f };
//以二进制形式写入文件
fwrite(&s, sizeof(s), 1, pf);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
因为是以二进制写入文件，所以这里显示乱码
8.fread：
size_t fread ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );
功能：从文件中以二进制格式读取 count 个大小为 size 字节的数据，存放到 ptr 指向的空间
返回值：返回成功读取的元素总数。如果 size 或 count 为零，则函数返回零。
示例：
#include <stdio.h>
//定义一个结构体，方便一次写入多个数据
struct S
{
char name[20];
int age;
float score;
};
int main()
{
FILE* pf;
//以rb的形式打开文件
pf = fopen("test.txt", "rb");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//声明一个结构体变量
struct S s;
//以二进制形式读取文件
fread(&s, sizeof(s), 1, pf);
printf("%s\n%d\n%.1f\n", s.name, s.age, s.score);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
四、文件的随机读写
上面说的是顺序读写，但我们很多时候是需要在文件内容的指定处进行读写，也就是操作文件内容的光标指向。
1.fseek
int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );
功能：根据文件指针的位置和偏移量来定位文件指针（文件内容的光标）。
- offset：偏移量，可正可负，如0表示第一个字符，1表示往后一位，-1表示往前一位
- origin：起始位置，有以下三个参数可选。
返回值：如果成功，该函数将返回零。否则，它将返回非零值。
示例：首先创建一个文本文件
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf;
//以读的形式打开文件
pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//首先使用fgetc读取前两个字符，此时文件光标指向了第3个字符
int ch = 0;
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
//设置读取位置为当前光标后两位字符，也就是第5个字符e
fseek(pf, 2, SEEK_CUR);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
//或者从文件开头直接定位到e
fseek(pf, 4, SEEK_SET);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
2.ftell
long int ftell ( FILE * stream );
功能：返回文件指针相对于起始位置的偏移量
返回值：成功后，将返回位置指示器的当前值。失败时，返回 -1L。
示例：（接上述文件）
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf;
//以读的形式打开文件
pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//首先使用fgetc读取字符
int ch = 0;
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
long a = 0;
a = ftell(pf);//返回当前文件指针偏移量
printf("%ld\n", a);
//从文件开头直接定位到e
fseek(pf, 4, SEEK_SET);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
a = ftell(pf);//返回当前文件指针偏移量
printf("%ld\n", a);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
3.rewind
void rewind ( FILE * stream );
功能：让文件指针的位置回到文件的起始位置
示例：（接上述文件）
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf;
//以读的形式打开文件
pf = fopen("test.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
//首先使用fgetc读取字符
int ch = 0;
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
//重置文件指针
rewind(pf);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}运行结果：
五、文件读取结束的判定
1.被错误使用的 feof 函数
int feof ( FILE * stream );
我们可能错误的将 feof 当做判断文件是否读完的标志，其实这是错误的
feof 的作用：当文件读取结束的时候，判断读取结束的原因是否是：遇到文件尾结束。
一般文件的结束的原因：
- 遇到文件末尾（feof）
- 遇到错误了（ferror）
那么怎么判断文件是否读取结束呢？
- fgetc 判断是否为 EOF
- fgets 判断返回值是否为 NULL
- fscanf 和 二进制文件的读取结束判断，判断返回值是否小于实际要读的个数。
2.ferror
int ferror ( FILE * stream );
功能：返回错误指示符
两函数使用示例：
1.文本文件例子：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
int c; // 注意：int，⾮char，要求处理EOF
FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
if (fp == NULL)
{
perror("File opening failed");
return 1;
}
//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))
printf("I/O error when reading");
else if (feof(fp))
printf("End of file reached successfully");
fclose(fp);
fp = NULL;
return 0;
}2.二进制文件例子
#include <stdio.h>
enum { SIZE = 5 };
int main(void)
{
double a[SIZE] = { 1.,2.,3.,4.,5. };
FILE* fp = fopen("test.bin", "wb"); // 必须⽤⼆进制模式
fwrite(a, sizeof * a, SIZE, fp); // 写double的数组
fclose(fp);
fp = NULL;
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)
{
printf("Array read successfully, contents: ");
for (int n = 0; n < SIZE; ++n)
printf("%f ", b[n]);
printf('\n');
}
else
{
if (feof(fp))
printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
else if (ferror(fp))
perror("Error reading test.bin");
}
fclose(fp);
fp = NULL;
return 0;
}六、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。
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
//VS2022 WIN11环境测试
int main()
{
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
fputs("abcdef", pf);//先将代码放在输出缓冲区
printf("睡眠10秒已经写数据了，打开test.txt文件，发现文件没有内容\n");
Sleep(10000);
printf("刷新缓冲区\n");
fflush(pf);//刷新缓冲区时，才将输出缓冲区的数据写到⽂件（磁盘）
//注：fflush在⾼版本的VS上不能使⽤了
printf("再睡眠10秒此时，再次打开test.txt文件，文件有内容了\n");
Sleep(10000);
fclose(pf);
//注：fclose在关闭⽂件的时候，也会刷新缓冲区
pf = NULL;
return 0;
}结论：
因为有缓冲区的存在，C语言在操作文件的时候，需要做刷新缓冲区或者在文件操作结束的时候关闭文件。如果不做，可能导致读写文件的问题。
总结
以上就是本文的全部内容了，感谢支持。
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