目录
C语言文件操作函数汇总
首先先给出所有函数与其简单介绍。方便已经学过的进行快速的会议。
简单介绍文件
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。
什么是文件
磁盘（硬盘）上的文件是文件。
但是在程序设计中，我们⼀般谈的⽂件有两种：程序文件、数据文件（从文件功能的角度来分类 的）。
就比如说我们电脑中以.txt为后缀的就是文件的一种，他就是数据文件。.exe为后缀的就为程序文件。
文件名
⼀个文件要有⼀个唯一的文件标识，以便用户识别和引用。
文件名包含三个部分分：文件路径+文件名主干+文件后缀
就比如 c:\code\test.txt
其中c:\code\就为文件路径test为文件名主干.txt为文件后缀
但是一般来说为了方便起见，文件标识常被称为文件名。
二进制文件和文本文件
根据数据的组织形式，数据文件被称为文本文件或者⼆进制文件。
计算机在内存中存储数据时，所有数据最终都以二进制（0和1）形式存储 。无论是数字、字符、图像、音频，还是程序指令，它们在内存中的底层存储形式都是由二进制位（bit） 组成的。
所有如果不加转换的输出到外存的文件中，就是二进制文件。
如果要求在外存上以ASCII码的形式存储，则需要在存储前转换。以ASCII字符的形式存储的文件就是文本文件。
⼀个数据在文件中是怎么存储的呢？
对于字符⼀律以ASCII形式存储，但对于整数值型数据既可以用ASCII形式存储，又可以用二进制形式来进行存储。
如有整数10000，如果以ASCII码的形式输出到磁盘，则磁盘中占用5个字节（每个字符⼀个字节），而⼆进制形式输出，则在磁盘上只占4个字节。
下面给出一段代码来进行验证。
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
int main()
{
int a = 10000;
FILE* pf = fopen("test.txt", "wb");
fwrite(&a, 4, 1, pf);//二进制的形式写到文件中
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
在VS上打开二进制文件：
简单解释：
在这个例子中：
-
a=10000，在内存中以 4字节存储。 -
在小端序（Little-Endian）架构上（如 x86/x64 系统），
10000的二进制表示是:0x00002710
存储在内存中的字节顺序为：
0x10 0x27 0x00 0x00
使用 fwrite 将这4个字节按二进制原样写入文件。
文件内容 (小端序示例)就会是显示
10 27 00 00
在大端下就为
00 00 27 10
那么这时候就有人问了，那前面的那8个0是什么意思？
当你在Visual Studio (VS) 或者一些十六进制编辑器中打开二进制文件时，发现文件开头有额外的8个字节的 0，这是由于文件头（File Header）或者缓冲区（Buffer Padding）造成的。这个无需关心，如果在外面打开test.txt他前面是没有那8个0的。
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柏霓的操作，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。
- 流表示数据在程序和外部设备（如文件、网络、键盘、显示器）之间传输的通道。
- 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。
上面的一些定义，不免有点抽象，就拿上上面对于一些文件操作的函数来简单联系一下。
流（Stream） 是一个抽象概念，表示数据在输入/输出时的传输路径。
FILE* 是标准 I/O 库对流的封装，提供了：
- 缓冲
- 格式化读写
- 错误和 EOF 检测
open 和 write 直接操作文件描述符 ，不属于流操作 ，更接近底层系统调用。
fopen/fwrite：操作的是 文件流（FILE）。open/write：操作的是 文件描述符（int） ，直接对文件进行原始字节流的读写。
我们对文件使用fopen函数就是对流进行操作，其对应就是打开一个流（也就是打开一个抽象的数据传输通道）。
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？
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）：
- 用于从外部输入设备 （通常是键盘）获取数据。
- 在 C 语言中，
scanf等函数会从标准输入流中读取用户输入的数据。
-
stdout（标准输出流）：
- 用于将程序的正常输出 发送到外部显示设备 （通常是屏幕）。
- 在 C 语言中，
printf等函数会将信息输出到标准输出流。
-
stderr（标准错误流）：
- 用于将程序的错误信息 发送到外部显示设备 （通常是屏幕）。
- 标准错误流与标准输出流是独立的，确保错误信息能够即刻显示，而不受输出缓冲的影响。
这是在默认下打开了这三个流，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。
在C语言中，就是通过 FILE * 的文件指针来维护流的各种的操作的。
文件指针
在缓冲文件系统中，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，文件的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。
就比如在vs2013的编译环境下提供的stdio.h的头文件中就有以下的文件类型声明：
struct _iobuf {
char* _ptr;
int _cnt;
char* _base;
int _flag;
int _file;
int _charbuf;
int _bufsiz;
char* _tmpfname;
};
typedef struct _iobuf FILE;
不同的C编译器的FILE类型包含的内容不完全相同，但本质还是不变的，大同小异而已。
所以每当我们打开一个文件的时候，这时候系统就会根据文件的情况自动创建⼀个FILE结构的变量，并将其中的数据填充好，我们作为使用者来说，就对系统来说只要做个乖宝宝，正确使用他就可以了，而且系统是十分聪明的，他让我们使用起来十分的方便。
下面我们可以创建⼀个FILE*的指针变量：
FILE* pf; // 文件指针类型
此时pf做为一指向FILE类型数据的指针变量，但我们只能说只是定义了一个文件指针类型，并没有让他指向一个对象。那么我们可以使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，可以通过该文件指针变量就可以间接找到与它相关联的文件。
比如：
文件的打开和关闭
对于我们日常的认识来说，要使用冰箱，我们是先打开冰箱，然后在使用，最后再关闭。而且打开与关闭这个过程二者不可缺一，你不能说只打开使用，忘记关了，这就很浪费资源。那么对于文件来说也是如此，我们再使用文件的时候也是先要打开，并且使用完后必须要关闭，这个过程很重要！！！一定要记得关闭！！！
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来打开文件，使用fclose来关闭文件。
// 打开文件
FILE* fopen(const char* filename, const char* mode);
// 关闭文件
int fclose(FILE* stream);
mode表示文件的打开模式，下面都是文件的打开模式：
| 模式 | 含义 | 文件不存在时的行为 |
|---|---|---|
| "r" | 只读 | 如果文件不存在，报错 |
| "w" | 只写 | 创建新文件或覆盖已有文件 |
| "a" | 追加 | 创建新文件或在已有文件尾部追加 |
| "rb" | 只读（二进制） | 如果文件不存在，报错 |
| "wb" | 只写（二进制） | 创建新文件或覆盖已有文件 |
| "ab" | 追加（二进制） | 创建新文件或在已有文件尾部追加 |
| "r+" | 读写 | 如果文件不存在，报错 |
| "w+" | 读写 | 创建新文件或覆盖已有文件 |
| "a+" | 读写 | 创建新文件或在已有文件尾部追加 |
| "rb+" | 读写（二进制） | 如果文件不存在，报错 |
| "wb+" | 读写（二进制） | 创建新文件或覆盖已有文件 |
| "ab+" | 读写（二进制） | 创建新文件或在已有文件尾部追加 |
代码实操举例：
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf; // 定义一个文件指针
// 打开文件
pf = fopen("test.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
// 打开失败
printf("fopen fail\n");
exit(1);
}
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
文件的顺序读写
顺序读写函数介绍
| 函数名 | 功能 | 适用范围 |
|---|---|---|
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 |
fwrite |
二进制输出函数 | 文件输出流 |
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 |
二进制输入函数 | 文件输入流 |
注意：
上面说的适用于所有输入流一般指适用于标准输入流和其他输入流（如文件输入流）；
所有输出流一般指适用于标准输出流和其他输出流（如文件输出流）。
下面是对每一个函数进行一个代码使用案例
fgetc - 字符输入函数
读取单个字符：
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file == NULL)
{
printf("文件打开失败！\n");
return 1;
}
char ch = fgetc(file); // 读取单个字符
while (ch != EOF)
{
printf("%c", ch);
ch = fgetc(file);
}
fclose(file);
return 0;
}
fputc - 字符输出函数
写入单个字符：
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "w");
if (file == NULL) {
printf("文件打开失败！\n");
return 1;
}
fputc('A', file); // 写入单个字符
fclose(file);
return 0;
}
fgets- 文本行输入函数
读取一行文本：
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file == NULL) {
printf("文件打开失败！\n");
return 1;
}
char line[100];
fgets(line, sizeof(line), file); // 读取一行文本
printf("读取的行: %s\n", line);
fclose(file);
return 0;
}
fwrite- 二进制输出函数
写入二进制数据：
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.bin", "wb");
if (file == NULL) {
printf("文件打开失败！\n");
return 1;
}
int data = 12345;
fwrite(&data, sizeof(int), 1, file); // 写入二进制数据
fclose(file);
return 0;
}
fputs- 文本行输出函数
输出一行文本：
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "w");
if (file == NULL) {
printf("文件打开失败！\n");
return 1;
}
fputs("Hello, World!\n", file); // 写入一行文本
fclose(file);
return 0;
}
fscanf- 格式化输入函数
读取格式化的数据：
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file == NULL) {
printf("文件打开失败！\n");
return 1;
}
int num;
fscanf(file, "%d", &num); // 读取整数
printf("读取的数字: %d\n", num);
fclose(file);
return 0;
}
fprintf- 格式化输出函数
输出格式化的数据：
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "w");
if (file == NULL) {
printf("文件打开失败！\n");
return 1;
}
fprintf(file, "Hello, %s!\n", "World"); // 格式化输出字符串
fclose(file);
return 0;
}
fread- 二进制输入函数
读取二进制数据：
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.bin", "rb");
if (file == NULL) {
printf("文件打开失败！\n");
return 1;
}
int data;
fread(&data, sizeof(int), 1, file); // 读取二进制数据
printf("读取的数字: %d\n", data);
fclose(file);
return 0;
}
文件的随机读写
在上述文件操作函数中，顺序读写的特点是所有的输入操作都是从文件的开头开始 ，所有的输出操作同样也是从文件的开头开始。
对于输入操作 来说，这种顺序访问方式通常不会引起太大的问题，因为我们通常是依次读取文件内容。然而，对于输出操作 来说，这种顺序访问方式可能会带来一个明显的问题：每次写入都会从文件的开头开始，导致原有内容被覆盖。
为了解决这个问题，就需要引入文件的随机读写 机制。随机读写允许程序在文件的任意位置进行读写操作，而不是局限于从头开始。这种机制通过文件指针的灵活移动来实现，可以有效避免数据被意外覆盖的问题，同时也大大提高了文件操作的灵活性和效率。
随机读写的函数（如 fseek 和 ftell）使得程序员可以精确地控制文件指针的位置，从而在文件的任意位置进行读写。这种机制对于需要频繁修改文件特定部分内容的应用场景尤为重要。
fseek
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）。
函数原型：
int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );
对于第三个参数的解释：
origin：起始位置，决定偏移量从哪里开始计算。
第三个参数 origin 的取值及含义
|------------|----------------|-------|------------------------------|
| SEEK_SET | 从文件的开头开始移动 | 文件的开头 | 偏移量从文件开头开始计算（offset 通常为正数） |
|------------|---------------|-----------|----------------------|
| SEEK_CUR | 从当前位置开始移动 | 文件指针当前的位置 | 偏移量从当前指针位置开始计算（可正可负） |
|------------|----------------|------|---------------------|
| SEEK_END | 从文件的末尾开始移动 | 文件末尾 | 偏移量从文件末尾开始计算（通常为负数） |
代码举例：
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf;
pf = fopen("test.txt", "wb");
fputs("This is an apple.", pf);
fseek(pf, 9, SEEK_SET);
fputs(" sam", pf);
// 这样在输出就是在第九个字符后开始输出
// 变为：This is a sample.
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
ftell
返回文件指针相对于起始位置的偏移量。
函数原型：
long int ftell ( FILE * stream );
代码举例：
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf;
pf = fopen("test.txt", "wb");
fputs("This is an apple.", pf);
fseek(pf, 9, SEEK_SET);
// 现在已经文件指针相对于起始位置的偏移量设置为了9
printf("%d\n", ftell(pf));
fputs(" sam", pf);
// 这样在输出就是在第九个字符后开始输出
// 变为：This is a sample.
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
代码运行结果：
rewind
让文件指针的位置回到文件的起始位置。
函数原型：
void rewind ( FILE * stream );
代码举例：
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf;
pf = fopen("test.txt", "wb");
fputs("This is an apple.", pf);
fseek(pf, 9, SEEK_SET);
// 现在已经文件指针相对于起始位置的偏移量设置为了9
printf("%d\n", ftell(pf));
// 偏移量变为0
rewind(pf);
printf("%d\n", ftell(pf));
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}
代码运行结果：
文件读取结束的判定
我们在读取一个文件的时候，不免要知道上面时候截至，所以就需要调用一些函数，来判断当前的文件指针是否到尾了，所以这时候EOF与NULL在这里的特殊。
但是要注意的是：牢记在文件读取过程中，不能用feof函数的返回值直接来判断文件的是否结束。
feof的作用是：当文件读取结束的时候，判断是读取结束的原因是否是：遇到文件尾结束。
文本文件读取是否结束，判断返回值是否为EOF（fgetc），或者NULL（fgets）
例如：
- fgetc 判断是否为 EOF。
- fgets 判断返回值是否为 NULL。
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。
例如：fread判断返回值是否小于实际要读的个数。
文本文件的例子：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(void) {
int c; // 使用 int 而不是 char 来存储 fgetc 返回值，能够正确处理 EOF
FILE* fp = fopen("test.txt", "r");
if (!fp) {
perror("File opening failed"); // 输出打开文件失败的原因
return EXIT_FAILURE;
}
// 使用 fgetc 读取文件内容
while ((c = fgetc(fp)) != EOF) { // 标准 C I/O 读取文件循环
putchar(c); // 输出读取到的字符到标准输出
}
// 判断结束原因
if (ferror(fp)) {
puts("I/O error when reading");
} else if (feof(fp)) {
puts("\nEnd of file reached successfully");
}
fclose(fp); // 关闭文件
return EXIT_SUCCESS;
}
二进制文件的例子：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
enum { SIZE = 5 };
int main(void) {
double a[SIZE] = {1., 2., 3., 4., 5.};
FILE *fp = fopen("test.bin", "wb"); // 必须使用二进制模式
fwrite(a, sizeof *a, SIZE, fp);
fclose(fp);
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) {
puts("Array read successfully, contents: ");
for (int n = 0; n < SIZE; ++n)
printf("%f ", b[n]);
putchar('\n');
} else { // 错误处理
if (feof(fp))
printf("Error reading test.bin: unexpected end of file\n");
else if (ferror(fp))
perror("Error reading test.bin");
}
fclose(fp);
return 0;
}
代码中的
fgetc解释：
putchar是 C 语言标准库中的一个字符输出函数，用于向标准输出（通常是屏幕）输出一个字符。函数原型：
// 函数原型 int putchar(int c); // 参数： // c：要输出的字符（作为 int 传入，但会转换为 unsigned char） // 返回值： // 成功时：返回写入的字符。 // 失败时：返回 EOF，并设置错误标志。在调用
fgetc函数时，文件指针会自动向后移动到下一个字符 。这是fgetc函数的默认行为。
文件缓冲区
在 ANSI C 标准中，缓冲文件系统（Buffered I/O System）是一个重要的特性，旨在提高程序对文件的读写效率。其基本原理是通过缓冲区（通常是在内存中分配的一个区域）来缓存读写操作，减少磁盘操作次数，从而提升性能。
缓冲文件系统的工作流程：
输出（写入文件）
- 当程序想要将数据写入文件时，它首先将数据写入内存中的缓冲区。
- 数据不会立刻写入磁盘，而是先存储在内存中的缓冲区中，等待缓冲区满了以后，整个缓冲区的数据才会一次性写入磁盘。
- 这种方式减少了磁盘操作的次数，从而提高了程序的执行效率。
输入（读取文件）：
- 当程序从文件中读取数据时，数据不是直接从磁盘读取到程序中，而是首先从磁盘读取到内存的缓冲区中。
- 一旦缓冲区被填满，程序再从缓冲区将数据逐一取出到程序的变量中。
- 这种方式避免了频繁的磁盘访问，提高了读取效率。
文件操作的特点
-
缓冲写入 ：当使用像
fwrite等文件写入函数时，数据会先写入到缓冲区。当缓冲区满时，数据才会实际写入磁盘。通过这种方式，减少了与磁盘的交互频率。 -
缓冲读取 ：当使用像
fread等文件读取函数时，系统会先从磁盘读取数据填充缓冲区，程序再从缓冲区获取数据。这也减少了磁盘访问次数，提高了性能。
刷新缓冲区
虽然缓冲区提高了性能，但也可能引入一些问题，例如，程序在异常退出时可能导致缓冲区中的数据没有写入到磁盘。为了避免这种情况，可以使用 fflush() 函数手动将缓冲区的数据写入磁盘。这个操作确保缓冲区中的数据被立即写入文件。
缓冲区的大小
缓冲区的大小是由 C 编译器的实现来决定的。这个大小是固定的，并且通常是根据系统的配置来设定的。不同的编译器或操作系统可能会选择不同的缓冲区大小，这影响了读写操作的效率。
这里可以得出⼀个结论： 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。
当然如果想对缓冲区了解更多，可以学一下Linux操作系统，到那时候就会对缓冲区有更深的理解，在这里也只能说这么多了，再说就牵着到操作系统了。