第23讲：文件操作
📚 第23讲：文件操作 📁💾
从“内存瞬时记忆”到“硬盘永久存储”，掌握C语言的“数据存档术”！
让程序学会“记住昨天的故事”！
📂 目录
- 为什么使用文件？ —— 程序的“永久记忆” 🧠
- 什么是文件？ —— 程序与数据的“仓库” 🏭
- 二进制文件 vs 文本文件 —— 两种存储“密码” 🔐
- 文件的打开和关闭 —— 建立“连接”的仪式 🔗
- 文件的顺序读写 —— 逐字逐句的“读书写字” 📖✍️
- 文件的随机读写 —— “任意跳转”的快进键 ⏭️
- 文件读取结束的判定 —— 别再误用
feof！ ❌ - 文件缓冲区 —— 内存与磁盘的“中转站” 🚚
📖 正文开始
你有没有遇到过这样的问题：
- 程序运行完，数据就没了？
- 想保存用户上次的设置，却无能为力？
这时候，文件操作就派上用场了！
它让程序的数据不再“朝生暮死”，而是可以持久化存储，随用随取！
为什么使用文件？ —— 程序的“永久记忆” 🧠
🌟 生活比喻：笔记本 vs 记忆力
- 内存：像你的“短期记忆”——程序一关，数据就忘。
- 文件：像“笔记本”——写下来，永远记得。
✅ 文件的核心价值：数据持久化！
即使程序关闭、电脑重启，数据依然存在！
什么是文件？ —— 程序与数据的“仓库” 🏭
📦 两大类文件
| 类型 | 说明 | 示例 |
|---|---|---|
| 程序文件 | 构成程序的代码文件 | .c, .obj, .exe |
| 数据文件 | 程序读写的数据 | 用户配置、日志、数据库 |
✅ 本章重点：数据文件——让程序学会“读写外部数据”！
📂 文件名：文件的“身份证”
一个文件必须有唯一标识，格式为：
路径 + 文件名主干 + 后缀
例如：C:\code\test.txt
✅ 简称“文件名”，是程序访问文件的“钥匙”！
二进制文件 vs 文本文件 —— 两种存储“密码” 🔐
🔍 核心区别：存储方式不同
| 类型 | 存储方式 | 特点 | 示例 |
|---|---|---|---|
| 文本文件 | 以ASCII码存储 | 人类可读，占用空间大 | "10000" → 5字节 |
| 二进制文件 | 原始二进制形式 | 机器高效，人类难读 | 10000 → 4字节 |
✅ 实验：10000的存储差异
int a = 10000;
FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
fwrite(&a, 4, 1, pf); // 二进制写入
fclose(pf);
🔍 在VS中打开
test.txt：
你会看到一堆“乱码”——这正是10000的二进制表示！
它只占 4字节，而文本形式要占 5字节！
文件的打开和关闭 —— 建立“连接”的仪式 🔗
🔌 核心函数：fopen 和 fclose
FILE* fopen(const char* filename, const char* mode);
int fclose(FILE* stream);
✅ 黄金法则：打开必关闭，否则“内存泄漏”！
🌊 什么是“流”（Stream）？
想象一条“数据之河”：
- 程序是源头
- 文件/屏幕/键盘是河流的终点
流就是这条河，数据在其中流淌
🧭 标准流：默认打开的“三条河”
| 流 | 说明 | 默认设备 | 常用函数 |
|---|---|---|---|
stdin | 标准输入流 | 键盘 | scanf, getchar |
stdout | 标准输出流 | 屏幕 | printf, putchar |
stderr | 标准错误流 | 屏幕 | perror |
✅ 为什么
printf不用打开？因为stdout已默认打开！
📌 文件指针：文件的“遥控器”
FILE* pf; // 文件指针
- 每个打开的文件，系统都会创建一个
FILE结构体，存储文件信息（名字、位置等）。 pf指向这个结构体，通过它就能“遥控”文件。
✅ 你可以不知道
FILE内部细节，但必须会用FILE*！
🔐 文件打开模式（mode）速查表
| 模式 | 含义 | 不存在时 |
|---|---|---|
"r" | 读文本 | 报错 |
"w" | 写文本 | 创建 |
"a" | 追加文本 | 创建 |
"rb" | 读二进制 | 报错 |
"wb" | 写二进制 | 创建 |
"ab" | 追加二进制 | 创建 |
"r+" | 读写文本 | 报错 |
"w+" | 读写文本 | 创建 |
"a+" | 读写追加 | 创建 |
💡 记忆口诀：
r开头：文件必须存在w开头：文件不存在就创建，存在就清空！a开头：追加，永不覆盖！
✅ 示例：写入文件
FILE* pFile = fopen("myfile.txt", "w");
if (pFile != NULL) {fputs("Hello, File!", pFile);fclose(pFile); // ✅ 必须关闭！
}
文件的顺序读写 —— 逐字逐句的“读书写字” 📖✍️
📚 顺序读写函数一览
| 函数 | 功能 | 适用流 |
|---|---|---|
fgetc / fputc | 字符读写 | 所有流 |
fgets / fputs | 字符串读写 | 所有流 |
fscanf / fprintf | 格式化读写 | 所有流 |
fread / fwrite | 二进制读写 | 文件流 |
🔁 对比三剑客
| 函数 | 说明 |
|---|---|
scanf / printf | 默认操作 stdin / stdout |
fscanf / fprintf | 可指定文件流 |
sscanf / sprintf | 在字符串中读写（内存操作） |
✅ 示例：格式化写入
fprintf(pFile, "Name: %s, Age: %d\n", "Alice", 25);
文件的随机读写 —— “任意跳转”的快进键 ⏭️
🎯 fseek：定位“文件光标”
int fseek(FILE* stream, long offset, int origin);
origin起点：SEEK_SET（文件头）、SEEK_CUR（当前位置）、SEEK_END（文件尾）offset偏移量：正数向后，负数向前
✅ 示例：修改文件内容
fputs("This is an apple.", pFile);
fseek(pFile, 9, SEEK_SET); // 光标跳到第9个字符
fputs(" sam", pFile); // 写入 → "This is a sample."
📏 ftell：获取当前“位置”
long ftell(FILE* stream);
✅ 示例：获取文件大小
fseek(pFile, 0, SEEK_END); // 跳到末尾
long size = ftell(pFile); // 获取位置 → 文件大小
🔄 rewind：一键回到“起点”
void rewind(FILE* stream);
✅ 示例：读取刚写入的内容
for (char c = 'A'; c <= 'Z'; c++) {fputc(c, pFile);
}
rewind(pFile); // 回到开头
fread(buffer, 1, 26, pFile); // 读取全部
文件读取结束的判定 —— 别再误用 feof！ ❌
⚠️ 重要警告：feof 不是“结束判断器”！
feof 的真正作用：
在读取失败后，判断是否因为“遇到文件尾”导致的失败。
✅ 正确的结束判断方法
| 文件类型 | 正确做法 |
|---|---|
| 文本文件 | 检查 fgetc 是否为 EOF，或 fgets 是否为 NULL |
| 二进制文件 | 检查 fread 返回值是否小于期望读取的数量 |
✅ 示例1：文本文件读取
int c;
while ((c = fgetc(fp)) != EOF) { // ✅ 正确：用返回值判断putchar(c);
}// 读取结束后，再用 feof 判断原因
if (feof(fp)) {puts("成功到达文件末尾");
} else if (ferror(fp)) {puts("读取时发生错误");
}
✅ 示例2：二进制文件读取
size_t ret = fread(b, sizeof(double), SIZE, fp);
if (ret == SIZE) {puts("读取成功！");
} else {if (feof(fp)) puts("意外到达文件末尾");if (ferror(fp)) perror("读取错误");
}
✅ 记住口诀：
“先读再判，feof断因，不作判据！”
文件缓冲区 —— 内存与磁盘的“中转站” 🚚
🌟 生活比喻：快递中转仓
- 你下单（写数据）→ 快递员不马上送（不马上写磁盘）→ 先存中转仓（内存缓冲区）
- 仓库存满 → 统一发货（刷新到磁盘）
🔍 缓冲区的工作原理
- 输出：数据先到内存缓冲区，满后才写入磁盘。
- 输入：磁盘数据先读入缓冲区，程序再从缓冲区取。
⚠️ 危险实验：不刷新的后果
FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
fputs("Hello", pf);
Sleep(10000); // 睡10秒 → 打开test.txt，发现是空的！
fflush(pf); // 刷新缓冲区 → 文件立刻有内容
fclose(pf); // fclose 也会自动刷新！
✅ 关键结论：
- 使用
fflush(pf)可手动刷新缓冲区。fclose(pf)会自动刷新并关闭。- 不刷新，数据可能“滞留”内存，未写入磁盘！
🎯 总结：文件操作“三要三不要”
| 要 ✅ | 不要 ❌ |
|---|---|
要 fopen 后检查 NULL | 不要忘记 fclose |
| 要正确判断文件结束 | 不要直接用 feof 判断结束 |
| 要理解缓冲区的存在 | 不要假设 fputs 立刻写入磁盘 |
🎯 恭喜你！
你已经掌握了C语言的“数据存档术”！
现在，你的程序不仅能“思考”，还能“记忆”了！
下一站：预处理指令，揭开C语言“编译前的秘密”！🔍🚀