C知识扫盲------文件的基本操作

1.文件的打开 (fopen)

1.1 基本介绍

在C语言中，所有的文件操作都是通过文件指针 (FILE *) 来进行的。要对文件进行操作，首先需要用 fopen 函数打开文件 ，并指定文件的路径和操作模式。

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

filename : 要打开的文件名（可以包含路径，如 "C:\data\file.txt" 或者 "./file.txt"）。
mode : 文件打开模式，决定了你如何访问文件。

1.2 mode:文件打开模式

r	以只读模式打开文件。如果文件不存在，则返回 NULL。
a	以追加模式打开文件。如果文件不存在，则创建新文件；如果文件存在，则将数据写入到文件的末尾。
w	以写入模式打开文件。如果文件不存在，则创建新文件；如果文件存在，则清空文件内容。
r+	以读写模式打开文件。文件必须存在，不会创建新文件。
w+	以读写模式打开文件。如果文件不存在，则创建新文件；如果文件存在，则清空文件内容。
a+	以读写模式打开文件。如果文件不存在，则创建新文件；如果文件存在，将写入的数据添加到文件末尾。

注意：

"r+" 可以进行读写操作，但不会创建新文件。
"w+" 会创建新文件或清空已有文件，然后进行读写操作。
"a+" 不会清空文件，可以在文件末尾添加数据，同时可以读取文件内容。

1.3 示例代码

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FILE* fp = fopen("example.txt", "r");
if (fp == NULL) 
{
    perror("打开文件错误");
    return -1;
}

fopen : 尝试以只读模式打开 "example.txt" 文件。

如果文件不存在或无法打开，fopen 返回 NULL，并打印错误信息。

1.4 错误处理

在打开文件时，建议立即检查返回值，以确保文件成功打开。

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if (fp == NULL) 
{
    perror("打开文件错误");
    return -1;
}

perror : 打印描述错误原因的消息，常用在 fopen、fread 等文件操作函数失败的情况下。

2. 文件的读取

读取文件内容有多种方式，可以根据文件内容的格式选择适合的方法。

2.1 使用 fscanf 读取格式化数据

fscanf 函数用于从文件中读取格式化数据 ，类似于 scanf，只是它从文件读取而非标准输入。

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int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);

stream: 文件指针（即 fopen 返回的 FILE*）。
format : 格式字符串，用于指定要读取的数据类型。

示例：

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int age;
double salary;
fscanf(fp, "%d %lf", &age, &salary);

上述代码将从文件中读取一个整数和一个浮点数，并分别存储到 age 和 salary 变量中。

2.2 使用 fgets 读取一行文本

fgets 函数用于从文件中读取一行文本。 它读取到换行符或到达最大长度，或到文件末尾为止。

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char* fgets(char *str, int n, FILE *stream);

str: 用于存储读取的字符串的字符数组。
n: 最大读取字符数（包括终止符 \0）。
stream: 文件指针。

示例：

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char buffer[100];
if (fgets(buffer, 100, fp) != NULL) 
{
    printf("读入: %s", buffer);
}

该代码会读取文件中的一行内容，并将其存储在 buffer 中。

2.3 使用 fread 读取二进制数据

fread 用于从文件中读取二进制数据。它一次性读取多个元素，并将其存储在内存中。

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size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);

ptr: 指向内存缓冲区的指针，用于存储读取的数据。
size: 每个元素的大小（以字节为单位）。
count: 要读取的元素数量。
stream: 文件指针。

示例：

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char data[20];
size_t bytesRead = fread(data, sizeof(char), 20, fp);
if (bytesRead < 20) 
{
    if (feof(fp)) 
    {
        printf("已到达文件末尾。\n");
    } 
    else if (ferror(fp)) 
    {
        printf("在到达文件末尾之前发生错误。\n");
    }
}

上述代码从文件中读取20个字节的数据到 data 数组中。之后会检查是否达到文件末尾 或读取过程中是否出现错误。

2.4 检查文件结束 (feof)

feof 函数用于检查是否到达了文件的末尾。

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int feof(FILE *stream);

stream : 文件指针。
返回值为非零值表示文件已到达末尾。

3. 文件的写入

与读取类似，写入文件也有多种方式，根据数据的格式选择合适的方法。

3.1 使用 fprintf 写入格式化数据

fprintf 用于将格式化数据写入文件 ，类似于 printf，但它输出到文件而不是标准输出。

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int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);

stream: 文件指针。
format: 格式字符串，类似 printf 的格式控制。

示例：

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int age = 30;
double salary = 50000.75;
fprintf(fp, "Age: %d, Salary: %.2f\n", age, salary);

该代码将 age 和 salary 以格式化的方式写入文件。

3.2 使用 fputs 写入字符串

fputs 函数将字符串写入文件，不包含终止符 \0。

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

str: 要写入的字符串。
stream: 文件指针。

示例：

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fputs("Hello, World!\n", fp);

该代码将 "Hello, World!" 写入文件。

3.3 使用 fwrite 写入二进制数据

fwrite 函数用于将二进制数据写入文件。

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size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);

ptr: 指向要写入的内存区域。
size: 每个元素的大小（以字节为单位）。
count: 要写入的元素数量。
stream: 文件指针。

示例：

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char data[20] = "example data";
fwrite(data, sizeof(char), strlen(data), fp);

该代码将字符串 "example data" 写入文件（不包括终止符 \0）。

4. 关闭文件 (fclose)

文件操作完成后，必须使用 fclose 关闭文件，以确保数据正确写入并释放资源。

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int fclose(FILE *stream);

stream: 文件指针。

示例：

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fclose(fp);

该代码关闭之前打开的文件。

5. 错误处理

文件操作过程中可能会遇到各种错误，常见的错误处理方式包括检查 fopen、fread、fwrite、fprintf 等函数的返回值。

5.1 fopen 错误处理

fopen 如果无法打开文件，返回 NULL。 可以使用 perror 打印错误原因。

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FILE* fp = fopen("example.txt", "r");
if (fp == NULL) 
{
    perror("打开文件错误");
    return -1;
}

5.2 fread 和 fwrite 错误处理

检查 fread 和 fwrite 的返回值以确认是否读取/写入了预期数量的数据。

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size_t bytesRead = fread(buffer, sizeof(char), size, fp);
if (bytesRead < size) 
{
    if (feof(fp)) 
    {
        printf("已到文件末尾\n");
    } 
    else if (ferror(fp)) 
    {
        perror("读取文件错误\n");
    }
}

6. 文件指针操作 (fseek, ftell, rewind)

文件指针表示当前文件中的读写位置 ，通过操作文件指针可以定位到文件的任意位置。

6.1 fseek 函数

fseek 用于移动文件指针到指定的位置。

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

offset: 偏移量，以字节为单位。
origin: 起始位置：
SEEK_SET: 从文件开头算起。
SEEK_CUR: 从当前指针位置算起。
SEEK_END: 从文件末尾算起。

示例：

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fseek(fp, 0, SEEK_SET); // 移动到文件开头
fseek(fp, 0, SEEK_END); // 移动到文件末尾
fseek(fp, 10, SEEK_CUR); // 从当前位置前移10字节

6.2 ftell 函数

ftell 返回当前文件指针的位置（相对于文件开头的字节偏移量）。

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long int ftell(FILE *stream);

示例：

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long int position = ftell(fp);
printf("当前位置: %ld\n", position);

6.3 rewind 函数

rewind 将文件指针重置到文件开头 ，功能类似 fseek(fp, 0, SEEK_SET)，但 rewind 还会清除文件的错误标志（如果有的话）。

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void rewind(FILE *stream);

示例：

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rewind(fp); // 重置文件指针到文件开头

7. 文件缓冲区管理 (fflush)

fflush 函数用于刷新文件流的输出缓冲区，确保所有缓冲区的数据都写入到文件中。

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int fflush(FILE *stream);

stream: 文件指针。如果 stream 为 NULL，则刷新所有打开的输出流。

示例：

c 复制代码

fflush(fp);

fflush 通常用于在程序结束前或希望立即写入数据时，确保所有数据都写入文件。

8. 文件状态和错误检查 (ferror, clearerr)

8.1 ferror 函数

ferror 用于检查文件流是否发生了错误。

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int ferror(FILE *stream);

stream: 文件指针。

如果发生错误，返回一个非零值。

示例：

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if (ferror(fp)) 
{
    printf("文件出现错误\n");
}

8.2 clearerr 函数

clearerr 用于清除文件流中的错误和 EOF 状态。

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void clearerr(FILE *stream);

示例：

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clearerr(fp);

clearerr 通常在处理错误后调用，以便重新尝试文件操作。