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《零基础学 C 语言文件顺序读写：fputc/fgetc 到 fread/fwrite 函数详解》

news 2025/8/26 9:35:37

目录

1. fputc函数和fgetc函数

fputc函数

fgetc函数

2. feof和ferror函数

feof 函数

ferror 函数

3.   fputs函数和fgets函数

fputs 函数

fgets 函数

4.  fprintf函数和fscanf函数

fprintf 函数

fscanf 函数

5. fread函数和fwrite函数

fwrite 函数

fread 函数

1. fputc函数和fgetc函数

fputc函数

在 C 语言中，fputc 函数用于向指定的文件流写入单个字符，是文件字符输出的基础函数。

函数原型

#include <stdio.h>
int fputc(int character, FILE *stream);

参数说明

  • character：要写入的字符（虽然声明为 int，但实际只使用低 8 位，即 char 范围）。

  • stream：文件指针（FILE* 类型），指定写入的目标流（如文件流、标准输出流 stdout 等）。

返回值

  • 成功：返回写入的字符（以 int 类型表示）。

  • 失败：返回 EOF（通常为 -1，表示写入错误或文件结束）。

基本用法

1. 向文件写入字符

#include <stdio.h>int main() {FILE *fp = fopen("test.txt", "w");  // 以只写模式打开文件if (fp == NULL) {perror("文件打开失败");return 1;}// 写入单个字符fputc('A', fp);       // 写入字符 'A'fputc('\n', fp);      // 写入换行符fputc('B', fp);       // 写入字符 'B'fclose(fp);return 0;
}

运行后，test.txt 文件内容为：

A
B

2. 向标准输出流（屏幕）写入字符

fputc 也可用于标准流，例如向屏幕输出：

#include <stdio.h>int main() {// 向 stdout（屏幕）输出字符，等价于 putchar('H')fputc('H', stdout);fputc('i', stdout);fputc('\n', stdout);  // 输出换行return 0;
}

运行后屏幕输出：

Hi

特点与注意事项

  1. 逐个字符写入：fputc 每次只能写一个字符，适合处理文本文件的逐字符输出。

  2. 缓冲机制：写入文件时，数据会先存入缓冲区，缓冲区满或调用 fclose/fflush 时才会真正写入磁盘。

  3. 与 putchar 的关系：putchar(c) 本质是 fputc(c, stdout) 的宏定义，专门用于向屏幕输出单个字符。

  4. 错误处理：需检查返回值是否为 EOF 以判断写入是否成功，例如：

    if (fputc('C', fp) == EOF) {perror("写入失败");
}

  5. 二进制文件适用：fputc 同样可用于二进制文件（打开模式带 b），直接写入字符的 ASCII 码值（原始字节）。

fgetc函数

在 C 语言中，fgetc 函数用于从指定的文件流中读取一个字符，是进行文件字符输入操作的常用函数。

函数原型

#include <stdio.h>
int fgetc(FILE *stream);

参数说明

stream：文件指针（FILE* 类型），指向要从中读取字符的文件流。可以是通过 fopen 函数打开的文件流，也可以是标准输入流 stdin 等。

返回值

  • 成功：返回读取到的字符（以 int 类型表示，实际使用低 8 位来存储字符的 ASCII 码值 ）。
  • 失败或到达文件末尾：返回 EOF（通常被定义为 -1 ）。

基本用法示例

1. 从文件中读取字符

#include <stdio.h>int main() {FILE *fp = fopen("test.txt", "r");if (fp == NULL) {perror("文件打开失败");return 1;}int ch;while ((ch = fgetc(fp)) != EOF) {putchar(ch);  // 将读取到的字符输出到屏幕}fclose(fp);return 0;
}

上述代码中，先以只读模式打开 test.txt 文件，然后使用 fgetc 函数循环读取文件中的字符，直到读取到文件末尾（返回 EOF ），并通过 putchar 函数将读取到的字符逐个输出到屏幕上。

2. 从标准输入流（键盘）读取字符

#include <stdio.h>int main() {int ch;printf("请输入一些字符，按 Ctrl+Z（Windows）或 Ctrl+D（Linux/macOS）结束输入：\n");while ((ch = fgetc(stdin)) != EOF) {putchar(ch);}return 0;
}

这段代码通过 fgetc 从标准输入流 stdin 中读取用户从键盘输入的字符，并将其输出到屏幕上。在 Windows 系统中，用户按下 Ctrl+Z 再按回车键表示输入结束；在 Linux 和 macOS 系统中，按下 Ctrl+D 表示输入结束。

注意事项

1.错误判断：在使用 fgetc 读取字符后，一定要检查返回值是否为 EOF ，以此判断是读取到文件末尾还是发生了读取错误。

2.类型转换：虽然 fgetc 的返回值是 int 类型，但在将返回值赋值给 char 类型变量时，需要进行合适的类型转换，并且要注意处理 EOF 的情况，避免误将 EOF 当作普通字符处理。

3.缓冲区影响：文件流存在缓冲区，fgetc 读取字符时，先从缓冲区获取数据。当缓冲区为空时，才会真正从磁盘文件中读取数据填充缓冲区。

4.二进制文件读取：fgetc 也可以用于读取二进制文件，但由于 EOF 也是一个合法的返回值，所以在读取二进制文件时，不能单纯通过判断返回值是否为 EOF 来判断读取是否结束，通常需要结合文件大小等其他信息来判断。

2. feof和ferror函数

在 C 语言文件操作中，feof和ferror是用于判断文件操作状态的两个重要函数，前者主要用于检测文件是否到达结尾，后者用于判断文件操作过程中是否出现错误，以下是详细介绍：

feof 函数

  • 函数原型

#include <stdio.h>
int feof(FILE *stream);

  • 参数说明：stream是一个文件指针，指向要检测状态的文件流，这个文件流通常是通过fopen函数打开文件后返回的指针。

  • 返回值

    • 文件未到达结尾：函数返回 0。

    • 文件到达结尾：函数返回一个非零值（通常是 1）。

  • 使用场景及示例
    在使用循环从文件中读取数据时，判断是否读取到文件末尾。

#include <stdio.h>int main() {FILE *fp = fopen("test.txt", "r");if (fp == NULL) {perror("文件打开失败");return 1;}int ch;while (!feof(fp)) {ch = fgetc(fp);putchar(ch);}fclose(fp);return 0;
}

上述代码中，通过feof函数判断是否到达文件末尾，若未到达则继续读取字符并输出。但需要注意，feof函数是在读取操作后才更新文件结束标志，因此在读取文件时，不能单纯依赖feof函数作为循环读取的条件，因为可能会多读一次，更好的做法是先读取，再判断返回值是否为EOF，如：

#include <stdio.h>int main() {FILE *fp = fopen("test.txt", "r");if (fp == NULL) {perror("文件打开失败");return 1;}int ch;while ((ch = fgetc(fp)) != EOF) {putchar(ch);}fclose(fp);return 0;
}

ferror 函数

  • 函数原型

#include <stdio.h>
int ferror(FILE *stream);

  • 参数说明：stream同样是一个文件指针，指向要检测状态的文件流。

  • 返回值

    • 文件操作未出错：函数返回 0。

    • 文件操作出现错误：函数返回一个非零值（通常是 1）。

  • 使用场景及示例
    在对文件进行读写操作后，判断是否出现错误。

#include <stdio.h>int main() {FILE *fp = fopen("test.txt", "w");if (fp == NULL) {perror("文件打开失败");return 1;}if (fputs("Hello, world!", fp) == EOF) {if (ferror(fp)) {perror("写入文件时出错");}}fclose(fp);return 0;
}

上述代码中，在使用fputs向文件写入数据后，判断返回值是否为EOF，若为EOF则调用ferror函数判断是否是因为写入错误导致的，若是则输出错误信息。

注意事项

  • feof函数：不能在未进行读取操作前就用它判断文件是否结束，要结合实际读取操作和返回值判断。

  • ferror函数：它检测的是最近一次文件操作是否出错，在进行新的文件操作前，需要根据需要进行错误处理，例如可以使用clearerr函数清除错误标志，以便后续正确检测文件操作状态。

clearerr(fp); // 清除文件流fp的错误和文件结束标志

3.   fputs函数和fgets函数

在 C 语言中，fputs 和 fgets 是用于字符串级文件读写的标准库函数，分别用于向文件流写入字符串和从文件流读取字符串，比单字符操作的 fputc/fgetc 更高效。

fputs 函数

向文件流写入字符串

函数原型

#include <stdio.h>
int fputs(const char *str, FILE *stream);

参数说明

  • str：要写入的字符串（以 \0 结尾的字符数组）。

  • stream：目标文件流（如文件指针、stdout 等）。

返回值

  • 成功：返回非负值（通常为非零）。

  • 失败：返回 EOF（-1）。

特点与用法

  1. 写入规则：
    只写入字符串中的有效字符（从首字符到 \0 前的字符），不自动添加换行符，也不写入 \0 本身。

  2. 示例 1：向文件写入字符串

    #include <stdio.h>int main() {FILE *fp = fopen("test.txt", "w");if (fp == NULL) {perror("文件打开失败");return 1;}// 写入字符串（需手动添加换行符）fputs("Hello, fputs!", fp);fputs("\n这是第二行", fp);  // 手动加 '\n' 换行fclose(fp);return 0;
}

    结果（test.txt）：

    Hello, fputs!
这是第二行

  3. 示例 2：向标准输出流（屏幕）写入
    等价于 puts 但不自动换行：

    fputs("Hello, stdout!", stdout);  // 输出到屏幕，无换行
fputs("\n", stdout);              // 手动换行

fgets 函数

从文件流读取字符串

函数原型

#include <stdio.h>
char *fgets(char *str, int size, FILE *stream);

参数说明

  • str：用于存储读取结果的字符数组。

  • size：最大读取长度（包含结尾的 \0，实际最多读 size-1 个字符）。

  • stream：源文件流（如文件指针、stdin 等）。

返回值

  • 成功：返回 str（读取到的字符串的地址）。

  • 失败或文件结束：返回 NULL。

特点与用法

  1. 读取规则：

    • 最多读取 size-1 个字符，或遇到换行符 \n 时停止（会保留换行符）。

    • 读取结束后自动在末尾添加 \0，确保字符串完整。

  2. 示例 1：从文件读取字符串

    #include <stdio.h>int main() {FILE *fp = fopen("test.txt", "r");if (fp == NULL) {perror("文件打开失败");return 1;}char buffer[100];// 循环读取，直到文件结束while (fgets(buffer, 100, fp) != NULL) {printf("读取到：%s", buffer);  // buffer 已包含换行符}fclose(fp);return 0;
}

    若 test.txt 内容为：

    第一行内容
第二行内容

    输出结果：

    读取到：第一行内容
读取到：第二行内容

  3. 示例 2：从标准输入流（键盘）读取
    可读取一行输入（含空格）：

    char input[50];
printf("请输入一行文字：");
fgets(input, 50, stdin);  // 读取键盘输入，最多49个字符
printf("你输入了：%s", input);

三、注意事项

  1. fputs 的坑点：

    • 不会自动添加换行符，需手动写入 \n。

    • 若字符串中包含 \0（如二进制数据），会提前终止写入（只写 \0 前的内容）。

  2. fgets 的坑点：

    • 若一行内容超过 size-1，会截断读取（剩余内容留在流中，下次读取继续）。

    • 会保留换行符 \n，如需去除可手动处理：

// 去除 fgets 读取的换行符
char buffer[100];
fgets(buffer, 100, fp);
buffer[strcspn(buffer, "\n")] = '\0';  // 用 \0 替换 \n

读取到文件末尾或错误时返回 NULL，需结合 feof/ferror 判断原因。

  1. 与 puts/gets 的区别：

    • puts(str) 等价于 fputs(str, stdout) + fputs("\n", stdout)（自动换行）。

    • gets 因无长度限制存在缓冲区溢出风险，已被弃用，推荐用 fgets 替代。

4.  fprintf函数和fscanf函数

在 C 语言中，fprintf函数和fscanf函数是用于格式化输入输出的函数，和标准输入输出函数printf、scanf 功能类似，区别在于fprintf和fscanf操作的是文件流，可以实现向文件中进行格式化写入以及从文件中格式化读取数据。

fprintf 函数

fprintf函数用于向指定的文件流中按照指定的格式写入数据。

函数原型

#include <stdio.h>
int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);

参数说明

  • stream：指向要写入数据的文件流，可以是通过fopen函数打开的文件指针，也可以是标准输出流stdout（表示输出到屏幕）、标准错误流stderr 。

  • format：格式化字符串，用于指定输出数据的格式，包含普通字符、转义字符以及格式说明符，如%d（表示整数）、%f（表示浮点数）、%s（表示字符串）等。

  • ...：可变参数列表，根据format中格式说明符的数量和类型，传入相应的要输出的数据。

返回值

  • 成功：返回实际写入的字符个数。

  • 失败：返回一个负数。

示例代码

#include <stdio.h>int main() {FILE *fp = fopen("test.txt", "w");if (fp == NULL) {perror("文件打开失败");return 1;}int num = 10;float fnum = 3.14;char str[] = "Hello";// 向文件中格式化写入数据int written_count = fprintf(fp, "整数: %d, 浮点数: %f, 字符串: %s\n", num, fnum, str);if (written_count < 0) {perror("写入失败");}fclose(fp);return 0;
}

上述代码以写入模式打开文件test.txt，然后使用fprintf将整数、浮点数和字符串按照指定格式写入文件中，最后关闭文件。

fscanf 函数

fscanf函数用于从指定的文件流中按照指定的格式读取数据。

函数原型

#include <stdio.h>
int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);

参数说明

  • stream：指向要读取数据的文件流，通常是通过fopen函数打开的文件指针，也可以是标准输入流stdin（表示从键盘读取）。

  • format：格式化字符串，用于指定读取数据的格式，与fprintf中的format类似，包含格式说明符等。

  • ...：可变参数列表，是指向用于存储读取数据的变量的指针，参数的数量和类型要与format中的格式说明符相匹配。

返回值

  • 成功：返回成功匹配和赋值的输入项的个数。

  • 失败：返回EOF（通常为-1）。

示例代码

#include <stdio.h>int main() {FILE *fp = fopen("test.txt", "r");if (fp == NULL) {perror("文件打开失败");return 1;}int num;float fnum;char str[20];// 从文件中格式化读取数据int read_count = fscanf(fp, "整数: %d, 浮点数: %f, 字符串: %s", &num, &fnum, str);if (read_count == EOF) {perror("读取失败");} else {printf("读取到的数据：整数: %d, 浮点数: %f, 字符串: %s\n", num, fnum, str);}fclose(fp);return 0;
}

上述代码以读取模式打开文件test.txt，然后使用fscanf按照指定格式从文件中读取整数、浮点数和字符串，根据读取结果进行相应处理，最后关闭文件。

注意事项

  • 文件打开模式：使用fprintf写入文件时，文件需以写模式（如"w"、"w+"等）打开；使用fscanf读取文件时，文件需以读模式（如"r"、"r+"等）打开。

  • 格式匹配：fprintf和fscanf中format里的格式说明符要与实际数据类型严格匹配，否则可能导致写入或读取的数据不正确，甚至程序崩溃。

  • 缓冲区影响：文件流存在缓冲区机制，读写操作可能不会立即反映到文件中，在合适的时候（如关闭文件前）可以使用fflush函数刷新缓冲区，确保数据正确写入文件。

  • 错误处理：要根据函数的返回值及时判断操作是否成功，并进行相应的错误处理，以增强程序的健壮性。

5. fread函数和fwrite函数

在 C 语言中，fread 和 fwrite 是用于二进制文件读写的核心函数，支持对任意数据类型（如结构体、数组等）进行块级读写，比字符 / 字符串级函数（如 fputc/fgets）更高效，尤其适合处理二进制数据（如图片、音频、自定义结构体等）。

fwrite 函数

向文件流写入二进制数据

函数原型

#include <stdio.h>
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);

参数说明

  • ptr：指向要写入数据的内存地址（源数据的起始地址）。

  • size：单个数据单元的字节大小（如 sizeof(int) 表示每个 int 占 4 字节）。

  • count：要写入的数据单元数量（如写入 3 个 int，则 count=3）。

  • stream：目标文件流（需以二进制模式打开，如 "wb"/"ab" 等）。

返回值

  • 成功：返回实际写入的数据单元数量（小于等于 count）。

  • 失败 / 写入不完整：返回值小于 count（需结合 ferror 判断错误）。

特点与用法

  1. 二进制写入：直接按内存中的原始字节写入，不进行任何格式转换（如不转换换行符），适合非文本数据。

  2. 批量操作：一次可写入多个数据单元（如数组、结构体数组），效率高。

示例 1：写入单个结构体

#include <stdio.h>// 定义一个结构体
typedef struct {int id;char name[20];float score;
} Student;int main() {FILE *fp = fopen("students.dat", "wb");  // 二进制写模式if (fp == NULL) {perror("文件打开失败");return 1;}Student s = {101, "ZhangSan", 95.5f};// 写入1个Student类型数据（每个占sizeof(Student)字节）size_t written = fwrite(&s, sizeof(Student), 1, fp);if (written != 1) {perror("写入失败");}fclose(fp);return 0;
}

示例 2：写入数组

// 写入一个int数组
int nums[] = {1, 2, 3, 4, 5};
int len = sizeof(nums) / sizeof(nums[0]);
// 写入5个int（每个4字节）
fwrite(nums, sizeof(int), len, fp);

fread 函数

从文件流读取二进制数据

函数原型

#include <stdio.h>
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);

参数说明

  • ptr：指向用于存储读取数据的内存地址（目标缓冲区）。

  • size：单个数据单元的字节大小（同 fwrite）。

  • count：计划读取的数据单元数量。

  • stream：源文件流（需以二进制读模式打开，如 "rb"/"rb+" 等）。

返回值

  • 成功：返回实际读取的数据单元数量（等于 count 表示读满，小于 count 可能是文件结束或出错）。

  • 失败：返回 0（需结合 feof/ferror 判断是文件结束还是错误）。

特点与用法

  1. 二进制读取：按原始字节读取，与写入时的内存布局完全一致，确保数据完整还原。

  2. 精准还原：可直接读取结构体、数组等复杂类型，无需手动解析格式。

示例：读取之前写入的结构体

#include <stdio.h>typedef struct {int id;char name[20];float score;
} Student;int main() {FILE *fp = fopen("students.dat", "rb");  // 二进制读模式if (fp == NULL) {perror("文件打开失败");return 1;}Student s;// 读取1个Student类型数据size_t read = fread(&s, sizeof(Student), 1, fp);if (read == 1) {// 成功读取，打印数据printf("ID: %d, Name: %s, Score: %.1f\n", s.id, s.name, s.score);} else if (feof(fp)) {printf("已到达文件末尾\n");} else if (ferror(fp)) {perror("读取失败");}fclose(fp);return 0;
}

三、关键注意事项

  1. 必须用二进制模式打开文件：
    读写时需指定 b 模式（如 "wb"/"rb"），否则在 Windows 系统中可能因换行符转换破坏二进制数据。

  2. 数据一致性：
    写入和读取时的 size 和数据类型必须完全一致（如写入 sizeof(Student)，读取也必须用 sizeof(Student)），否则会导致数据解析错误。

  3. 返回值判断：

    • 不能仅通过返回值是否为 0 判断失败（可能是文件结束），需用 feof 区分 “文件结束” 和 “读取错误”。

    • 示例： 
      size_t n = fread(buf, size, count, fp);
if (n < count) {if (feof(fp)) {// 正常结束：已读到文件末尾} else if (ferror(fp)) {// 读取错误}
}

  4. 跨平台兼容性：
    结构体在不同编译器 / 平台可能有字节对齐差异，如需跨平台传输，需手动处理对齐（如用 #pragma pack）。

  5. 与文本函数的区别：

    • fwrite/fread 适合二进制数据（图片、音频、结构体等），按字节精准操作。

    • fprintf/fscanf 适合文本数据，会进行格式转换（如整数转字符串）。

http://www.dtcms.com/a/350300.html

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