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C语言 ——— 文件操作的核心概念与函数使用

news 2025/10/11 11:39:41

目录

文件指针

核心本质

文件的打开和关闭

关键：打开模式（mode）

使用步骤（必做）

注意事项

相对路径和绝对路径

一、相对路径：依赖当前程序的工作目录

1. 最简单的相对路径：直接写文件名

2. 带层级的相对路径：通过 . 和 .. 表示目录关系

二、绝对路径：从根目录开始的完整路径

补充：路径中的特殊符号说明

文件的顺序读写

fputc 函数

fgetc 函数

fputs 函数

fgets 函数

fprintf 函数

fscanf 函数

fwrite 函数

fread 函数

文件的随机读写

fseek 函数

ftell 函数

rewind 函数

文件读取结束的判定 - feof

1. 函数原型

2. 参数解析

3. 返回值

二、核心作用：区分 “文件结束” 与 “读写错误”

三、常见误区：不要用 feof 作为循环条件

四、正确用法示例

文件指针

核心本质

FILE是标准库定义的一个结构体（具体实现因编译器 / 系统而异），内部封装了文件操作所需的关键信息：

  • 文件描述符（底层操作系统标识文件的整数）；
  • 缓冲区（用于减少磁盘 I/O 次数的内存区域）；
  • 文件位置指针（记录当前读写位置）；
  • 错误标志、文件打开模式（如 "r"、"wb"）等元信息。

FILE*指针本身不直接指向物理文件，而是通过指向这个FILE结构体，间接关联到具体的文件，成为所有文件操作的 “桥梁”。

文件的打开和关闭

fopen 是 C 语言标准库（stdio.h）中用于打开文件的核心函数，作用是建立程序与文件之间的连接，返回一个 FILE* 指针（文件指针）供后续读写操作使用。

FILE* fopen(const char* filename, const char* mode);
  • 参数 1（filename）：字符串，指定要打开的文件路径（可以是相对路径或绝对路径，如 "test.txt" 或 "/home/user/data.dat"）。
  • 参数 2（mode）：字符串，指定文件的打开模式（决定读写权限、文件不存在时的行为等）。
  • 返回值：成功打开时返回指向 FILE 结构体的指针（FILE*）；失败时返回 NULL（如文件不存在且模式不允许创建、权限不足等）。

关键：打开模式（mode）

mode 决定了文件的操作权限，常用模式如下：

模式含义
"r"只读打开文本文件。文件必须存在，否则打开失败。
"w"只写打开文本文件。文件不存在则创建；文件存在则清空原有内容。
"a"追加打开文本文件。文件不存在则创建；写入时数据追加到文件末尾（不覆盖原有内容）。
"r+"读写打开文本文件。文件必须存在，可读写原有内容。
"w+"读写打开文本文件。文件不存在则创建；存在则清空，可读写。
"a+"读写打开文本文件。文件不存在则创建；读时可访问全部内容，写时只能追加。
  • 若操作二进制文件（如图片、音频），需在模式后加 "b"（如 "rb"、"wb+"），避免系统对换行符等文本特殊字符的自动转换。

使用步骤（必做）

  1. 调用 fopen 打开文件，传入文件名和模式；
  2. 检查返回的 FILE* 指针是否为 NULL（打开失败的处理，如打印错误信息）；
  3. 通过返回的指针进行文件操作（如 fprintf 写入、fscanf 读取等）；
  4. 操作完成后用 fclose 关闭文件（释放资源，确保数据刷新到磁盘）。
#include <stdio.h>int main() {// 打开文件（以只写模式打开文本文件，不存在则创建）FILE* fp = fopen("test.txt", "w");// 检查打开是否成功（关键！）if (fp == NULL) {perror("fopen failed");  // 打印错误原因（如权限不足）return 1;}// 写入内容fprintf(fp, "Hello, fopen!");// 关闭文件（必须！）fclose(fp);fp = NULL;return 0;
}

注意事项

  • 错误检查不可少：fopen 失败时返回 NULL，必须判断，否则后续操作会导致程序崩溃。
  • 及时关闭文件：fclose(fp) 不仅释放资源，还会将缓冲区数据强制刷新到磁盘（避免数据丢失）。
  • 模式匹配需求：根据实际读写需求选择模式（如不想覆盖原有内容则用 "a" 而非 "w"）。
  • 路径格式：不同系统路径分隔符不同（Linux 用 /，Windows 用 \ 或 /），注意兼容性。

相对路径和绝对路径

一、相对路径：依赖当前程序的工作目录

相对路径是以程序运行时的 “当前工作目录” 为起点的路径，无需从根目录开始描述，仅通过层级关系（如子目录、当前目录、上一级目录）即可定位文件，特点是简洁但依赖当前位置。

1. 最简单的相对路径：直接写文件名
FILE* fp = fopen("test.txt", "w");
  • 它表示 “在程序当前的工作目录下” 查找或创建 test.txt 文件；
  • “当前工作目录” 通常是程序可执行文件（.exe）所在的目录，或运行程序时的命令行所在目录（具体取决于编译环境和运行方式）。
2. 带层级的相对路径：通过 . 和 .. 表示目录关系
FILE* fp = fopen(".\\Debug\\test.txt", "w");
  • ".\\" 表示 “当前目录”（与程序工作目录相同）；
  • Debug 是当前目录下的子目录；
  • 整体路径表示 “当前目录 → Debug 子目录 → test.txt 文件”。
  • 若要定位 “上一级目录” 中的文件，可使用 ..\\（如 ..\\test.txt 表示 “当前目录的上一级目录下的 test.txt”）。

二、绝对路径：从根目录开始的完整路径

绝对路径是从文件系统的 “根目录” 开始的完整路径，完整描述了文件的精确位置，不依赖程序的当前工作目录，无论程序在哪里运行，都能准确定位文件，但路径较长且跨系统（如 Windows 和 Linux）格式有差异。

FILE* fp = fopen("C:\\Users\\32937\\Desktop\\test.txt", "w");
  • 从根目录 C: 开始，依次经过 Users 目录 → 32937 目录 → Desktop 目录，最终定位到 test.txt；
  • 路径中的 \\ 是 C 语言中的特殊写法：单个 \ 在 C 中会被视为 “转义字符的开始”（如 \n 表示换行），因此需要用 \\ 表示一个实际的反斜杠，避免解析错误。

补充：路径中的特殊符号说明

  • \\（Windows）或 /（Linux/macOS）：用于分隔目录层级（Windows 习惯用 \，但 C 语言中需写为 \\；Linux 统一用 /，无需转义）；
  • .：表示当前目录；
  • ..：表示上一级目录。

文件的顺序读写

函数原型功能描述参数说明返回值备注
int fputc(int ch, FILE* stream)向文件写入一个字符- ch：要写入的字符（ASCII 码）- stream：文件指针（如fp）成功：返回写入的字符（ch）失败：返回EOF（-1）顺序写入，每次写一个字符，指针自动后移
int fgetc(FILE* stream)从文件读取一个字符- stream：文件指针成功：返回读取的字符（ASCII 码）失败 / 文件尾：返回EOF（-1）顺序读取，每次读一个字符，指针自动后移；读取结束需用feof判断是否到文件尾
int fputs(const char* str, FILE* stream)向文件写入一个字符串- str：要写入的字符串（以'\0'结尾）- stream：文件指针成功：返回非负数失败：返回EOF（-1）不自动写入换行符，需手动加'\n'；'\0'不写入文件
char* fgets(char* str, int n, FILE* stream)从文件读取一个字符串（最多 n-1 个字符）- str：存储读取结果的缓冲区- n：最大读取字符数（含'\0'）- stream：文件指针成功：返回str（缓冲区地址）失败 / 文件尾：返回NULL读取到换行符'\n'或达到 n-1 个字符时停止，自动在末尾加'\0'；换行符会被读入
int fprintf(FILE* stream, const char* format, ...)按格式化字符串向文件写入数据- stream：文件指针- format：格式化字符串（如"%d %s"）- ...：可变参数（要写入的数据）成功：返回写入的字符总数失败：返回负数与printf用法类似，只是输出目标是文件而非屏幕
int fscanf(FILE* stream, const char* format, ...)按格式化字符串从文件读取数据- stream：文件指针- format：格式化字符串- ...：可变参数（存储读取结果的地址）成功：返回成功匹配并赋值的参数个数失败 / 文件尾：返回EOF与scanf用法类似，只是输入来源是文件而非键盘；跳过空白字符（空格、换行等）
size_t fwrite(const void* ptr, size_t size, size_t count, FILE* stream)以二进制形式向文件写入数据- ptr：要写入数据的起始地址- size：单个元素的大小（字节）- count：元素个数- stream：文件指针成功：返回实际写入的元素个数失败：返回值小于count（可能为 0）适合写入二进制数据（如结构体、数组）；不处理格式，直接写内存二进制内容
size_t fread(void* ptr, size_t size, size_t count, FILE* stream)以二进制形式从文件读取数据- ptr：存储读取结果的缓冲区地址- size：单个元素的大小（字节）- count：要读取的元素个数- stream：文件指针成功：返回实际读取的元素个数失败 / 文件尾：返回值小于count（可能为 0）适合读取二进制数据；读取结束需用feof判断是否到文件尾

fputc 函数

int main()
{// 创建FILE* fp = fopen("C:\\Users\\32937\\Desktop\\test.txt", "w");if (fp == NULL) {perror("fopen failed");  return 1;}// 写入char arr[] = "abcdefg";int len = strlen(arr);for (int i = 0; i < len; i++){if (fputc(arr[i], fp) == EOF)perror("fputc");}// 释放fclose(fp);fp = NULL;return 0;
}

fgetc 函数

int main()
{FILE* fp = fopen("C:\\Users\\32937\\Desktop\\test.txt", "r");if (fp == NULL){perror("fopen failed");return 1;}while(fgetc(fp) != EOF){printf("%c\n", fgetc(fp));}fclose(fp);fp = NULL;return 0;
}

fputs 函数

int main()
{FILE* fp = fopen("C:\\Users\\32937\\Desktop\\test.txt", "w");if (fp == NULL) {perror("fopen failed");  return 1;}if (fputs("abcdef", fp) == EOF){perror("fputs");return -1;}fclose(fp);fp = NULL;return 0;
}

fgets 函数

int main()
{FILE* fp = fopen("C:\\Users\\32937\\Desktop\\test.txt", "r");if (fp == NULL) {perror("fopen failed");  return 1;}char arr[10] = "";if (fgets(arr, 7, fp) == NULL){perror("fputs");return -1;}printf("%s\n", arr);fclose(fp);fp = NULL;return 0;
}

fprintf 函数

struct S
{int n;float f;
};int main()
{FILE* fp = fopen("C:\\Users\\32937\\Desktop\\test.txt", "w");if (fp == NULL){perror("fopen failed");return 1;}struct S s = { 5,3.14 };fprintf(fp, "%d %f", s.n, s.f);fclose(fp);fp = NULL;return 0;
}

fscanf 函数

struct S
{int n;float f;
};int main()
{FILE* fp = fopen("C:\\Users\\32937\\Desktop\\test.txt", "r");if (fp == NULL){perror("fopen failed");return 1;}struct S s = { 0 };fscanf(fp, "%d %f", &(s.n), &(s.f));printf("%d %f\n", s.n, s.f);fclose(fp);fp = NULL;return 0;
}

fwrite 函数

struct S
{int n;float f;
};int main()
{FILE* fp = fopen("C:\\Users\\32937\\Desktop\\test.txt", "wb");if (fp == NULL){perror("fopen");return -1;}struct S s = { 100,3.14f };fwrite(&s, sizeof(struct S), 1, fp);fclose(fp);fp = NULL;return 0;
}

fread 函数

struct S
{int n;float f;
};int main()
{FILE* fp = fopen("C:\\Users\\32937\\Desktop\\test.txt", "rb");if (fp == NULL){perror("fopen");return -1;}struct S s = { 0 };fread(&s, sizeof(struct S), 1, fp);printf("%d %f\n", s.n, s.f);fclose(fp);fp = NULL;return 0;
}

文件的随机读写

函数原型功能描述参数说明返回值备注
int fseek(FILE* stream, long offset, int origin)按指定 “起始位置” 和 “偏移量” 调整文件指针位置- stream：文件指针（需先通过fopen打开）- offset：指针偏移量（可正可负，正数向后移，负数向前移）- origin：起始位置（宏定义），可选值：- SEEK_SET：文件开头（偏移量从 0 开始）- SEEK_CUR：当前文件指针位置- SEEK_END：文件末尾成功：返回 0失败：返回 非0（如偏移量超出文件范围、文件不可读 / 写等）随机读写的核心函数，调整指针后，后续fread/fwrite等会从新位置开始操作；二进制文件推荐使用，文本文件因换行符（\n）可能被转换（如 Windows 下\n存为\r\n），偏移量计算易出错
long ftell(FILE* stream)获取当前文件指针相对于 “文件开头” 的偏移量（字节数）- stream：文件指针成功：返回当前偏移量（long类型，正数）失败：返回 -1L（L表示长整型）常与fseek配合使用，例如：用fseek(stream, 0, SEEK_END)将指针移到文件尾，再用ftell获取偏移量，即可计算文件总大小
void rewind(FILE* stream)将文件指针重置到 “文件开头” 位置- stream：文件指针无返回值功能等价于 fseek(stream, 0, SEEK_SET)，但代码更简洁；重置指针的同时，会清除文件的错误标志（ferror状态）
int fsetpos(FILE* stream, const fpos_t* pos)按fpos_t类型的位置值，设置文件指针位置- stream：文件指针- pos：指向fpos_t类型变量的指针（该变量存储了通过fgetpos获取的位置信息）成功：返回 0失败：返回 非0C 标准推荐的函数，专为处理 “大文件” 设计（fpos_t是平台相关的类型，可存储比long更大的偏移量）；需与fgetpos配合使用
int fgetpos(FILE* stream, fpos_t* pos)获取当前文件指针位置，存储到fpos_t类型变量中- stream：文件指针- pos：指向fpos_t类型变量的指针（用于接收位置信息）成功：返回 0失败：返回 非0与fsetpos配对，解决ftell中long类型偏移量不足的问题（如 64 位文件）；fpos_t的具体实现由编译器决定，无需手动修改其值

fseek 函数

FILE* fp = fopen("data.bin", "rb");
if (fp == NULL) 
{// 打开失败处理
}// 从文件开头（SEEK_SET）向后移动100字节（offset=100）
// 100字节 = 25个int（每个4字节），即定位到第25个int的起始位置
int ret = fseek(fp, 100, SEEK_SET);
if (ret != 0) 
{// 定位失败处理（如文件不足100字节）
}int num;
// 从当前指针位置（100字节处）读取1个int
fread(&num, sizeof(int), 1, fp);  // 读取的是第25个int数据

ftell 函数

#include <stdio.h>int main() {FILE* fp = fopen("data.bin", "rb");  // 打开二进制文件（只读）if (fp == NULL) {printf("文件打开失败\n");return 1;}// 步骤1：将文件指针移到文件末尾（SEEK_END表示以文件尾为基准，偏移0字节）fseek(fp, 0, SEEK_END);// 步骤2：获取当前指针偏移量（即文件总字节数）long file_size = ftell(fp);if (file_size == -1L) {printf("获取文件大小失败\n");fclose(fp);return 1;}printf("文件总大小：%ld 字节\n", file_size);  // 例如：输出 "文件总大小：1024 字节"fclose(fp);return 0;
}

rewind 函数

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {FILE* fp = fopen("test.txt", "r");  // 打开文本文件（只读）if (fp == NULL) {printf("文件打开失败\n");return 1;}// 第一次读取：读取前5个字符char buf1[6] = {0};  // 预留'\0'位置fread(buf1, 1, 5, fp);  // 读取后，指针移到第5字节处printf("第一次读取（前5字符）：%s\n", buf1);  // 输出：Hello// 检查当前指针位置（验证已偏离开头）long pos = ftell(fp);printf("读取后指针位置：%ld 字节\n", pos);  // 输出：5（假设每个字符占1字节）// 使用rewind重置指针到文件开头rewind(fp);printf("rewind后，指针位置：%ld 字节\n", ftell(fp));  // 输出：0（已回到开头）// 第二次读取：从开头读取完整内容char buf2[100] = {0};fread(buf2, 1, sizeof(buf2)-1, fp);printf("第二次读取（完整内容）：%s\n", buf2);  // 输出：Hello, rewind function!fclose(fp);return 0;
}

文件读取结束的判定 - feof

feof 是 C 语言中用于检测文件结束标志的函数，其核心作用是判断 “文件指针是否已经到达文件末尾”，帮助区分 “因文件结束导致的读写终止” 和 “因错误导致的读写终止”。它并非用于直接判断 “是否还能读写数据”，而是用于解释 “之前的读写操作失败的原因”，这是理解 feof 的关键。

1. 函数原型
int feof(FILE* stream);
2. 参数解析
  • FILE* stream：文件指针（需通过 fopen 打开文件获得，如 fp），指定要检测的文件。
3. 返回值
  • 若文件指针已到达文件末尾（且之前的读写操作因 “到尾” 而停止），返回非零值（通常为 1，代表 “真”）；
  • 若文件指针未到达末尾，返回0（代表 “假”）

二、核心作用：区分 “文件结束” 与 “读写错误”

文件读写操作（如 fread、fgetc）失败时，可能有两种原因：

  1. 正常原因：文件指针已到达末尾，没有更多数据可读写；
  2. 异常原因：发生 I/O 错误（如文件损坏、权限不足、磁盘错误等）。

feof 的核心价值就是判断失败是否因 “文件结束” 导致—— 若 feof 返回非零，说明是正常到尾；若返回 0，则需用 ferror 函数检测是否有错误（ferror 返回非零表示有错误）。

三、常见误区：不要用 feof 作为循环条件

很多初学者会错误地将 feof 作为循环条件（如 while(!feof(fp)) { ... }），这是因为对 feof 的触发时机理解有误：

  • feof 的 “文件结束标志”不会在指针刚到达末尾时立即设置，而是在 “指针到达末尾后，再尝试进行一次读写操作” 才会设置。
  • 例如：文件最后一个字符被读取后，feof 仍返回 0；当再次尝试读取（此时已无数据），feof 才会返回非零。

因此，直接用 feof 控制循环会导致 “多执行一次读写操作”（读取到无效数据）。

四、正确用法示例

feof 的正确使用方式是：先执行读写操作，检查其返回值是否表示失败，再用 feof 判断失败是否因 “文件结束” 导致。

代码演示：

#include <stdio.h>int main() {FILE* fp = fopen("test.txt", "r");if (fp == NULL) {printf("文件打开失败\n");return 1;}int c;  // 用int接收fgetc返回值（需容纳EOF）// 正确逻辑：先读取，再判断是否为EOFwhile ((c = fgetc(fp)) != EOF) {putchar(c);  // 输出读取到的字符}// 读写结束后，用feof判断原因if (feof(fp)) {printf("\n读取结束：已到达文件末尾\n");  // 正常结束} else {printf("\n读取失败：发生I/O错误\n");      // 异常错误（可用ferror进一步确认）}fclose(fp);return 0;
}
http://www.dtcms.com/a/466699.html

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