C语言文件操作函数解析

无限进步_2025-12-06 9:30

前言

文件操作是C语言编程中至关重要的一部分，它连接着程序与外部世界，实现了数据的持久化存储。无论是简单的文本处理，还是复杂的数据管理，都离不开文件操作。本文将通过一系列完整的代码示例，全面解析C语言中各种文件操作函数的使用方法、适用场景以及最佳实践。从基础的字符读写到高级的文件定位，从文本模式到二进制模式，我们将深入探讨每一个细节。

目录

前言

字符级文件操作：fputc与fgetc

数据写入：fputc函数

数据读取：fgetc函数

字符串级文件操作：fputs与fgets

批量写入：fputs函数

批量读取：fgets函数

格式化文件操作：fprintf与fscanf

结构体数据写入

结构体数据读取

内存格式化：sprintf与sscanf

二进制文件操作：fwrite与fread

二进制数据写入

二进制数据读取

文件定位操作

fseek函数：随机访问

ftell函数：获取当前位置

rewind函数：重置文件指针

错误处理机制

文件操作状态检测

综合应用实例

总结

核心技术要点

实际应用建议

学习价值

字符级文件操作：fputc与fgetc

数据写入：fputc函数

复制代码 
FILE* pf1 = NULL;
pf1 = fopen("text1.txt", "w");
if (pf1 == NULL)
{
    perror("fopen");
    return 1;
}

for (char i = 'A'; i <= 'Z'; i++)
{
    fputc(i, pf1);
}
fputc('\n', pf1);
for (char i = 'a'; i <= 'z'; i++)
{
    fputc(i, pf1);
}
fputc('\n', pf1);
for (char i = '0'; i <= '9'; i++)
{
    fputc(i, pf1);
}
fclose(pf1);
pf1 = NULL;

功能分析：

  • 创建并打开文件"text1.txt"用于写入

  • 分三段写入数据：大写字母、小写字母、数字

  • 每段结束后添加换行符

  • 最终生成格式化的文本文件

技术要点：

  • fputc每次写入一个字符

  • 适合精确控制每个字符的写入

  • 自动处理字符到字节的转换

数据读取：fgetc函数

复制代码 
FILE* pf2 = NULL;
pf2 = fopen("text1.txt", "r");
if (pf2 == NULL)
{
    perror("fopen");
    return 1;
}
char ch = 0;
while ((ch = fgetc(pf2)) != EOF)
{
    putchar(ch);
}
fclose(pf2);
pf2 = NULL;

功能分析：

  • 打开刚才创建的文件进行读取

  • 使用循环逐个字符读取直到文件结束

  • 用putchar将读取的字符输出到屏幕

技术要点：

  • fgetc返回int类型，用char接收可能有问题

  • EOF是文件结束标志，值为-1

  • 这种方式可以处理任意大小的文件

字符串级文件操作：fputs与fgets

批量写入：fputs函数

复制代码 
char arr1[] = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ\nabcdefghijklmnopqrstuvwxyz\n0123456789";
FILE* pf3 = NULL;
pf3 = fopen("text2.txt", "w");
if (pf3 == NULL)
{
    perror("fopen");
    return 1;
}
fputs(arr1, pf3);
fclose(pf3);
pf3 = NULL;

功能分析：

  • 使用单个字符串包含所有数据

  • fputs一次性写入整个字符串

  • 比逐个字符写入更高效

优势：

  • 代码更简洁

  • 执行效率更高

  • 适合已知完整内容的情况

批量读取：fgets函数

复制代码 
FILE* pf4 = NULL;
pf4 = fopen("text2.txt", "r");
if (pf4 == NULL)
{
    perror("fopen");
    return 1;
}
int n = sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0])-1;
printf("n=%d", n);
char* p = (char*)malloc((n+1)*sizeof(char));
if (p == NULL) 
{
    perror("malloc");
    fclose(pf4);
    return 1;
}
while (fgets(p, n + 1, pf4) != NULL)
{
    printf("%s", p);
}
free(p);
p = NULL;
fclose(pf4);
pf4 = NULL;

技术要点：

  • fgets会读取直到换行符或指定长度减1

  • 自动在字符串末尾添加空字符

  • 需要合理设置缓冲区大小

  • 返回NULL表示读取结束或出错

格式化文件操作：fprintf与fscanf

结构体数据写入

复制代码 
struct S
{
    char name[20];
    int age;
    float score;
    char c;
};
struct S s = { "xiaoming",20,98.8f,'X' };
FILE* pf5 = NULL;
pf5 = fopen("text3.txt", "w");
if (pf5 == NULL)
{
    perror("fopen");
    return 1;
}
fprintf(pf5,"%s %d %f %c",s.name,s.age,s.score,s.c);
fclose(pf5);
pf5 = NULL;

功能分析：

  • 定义结构体存储复合数据

  • 使用fprintf按指定格式写入文件

  • 保持数据字段的可读性

结构体数据读取

复制代码 
FILE* pf6 = NULL;
pf6 = fopen("text3.txt", "r");
if (pf6 == NULL)
{
    perror("fopen");
    return 1;
}
struct S t = { 0 };
struct S u = { 0 };
fscanf(pf6, "%s %d %f %c", t.name, &(t.age), &(t.score), &(t.c));

fscanf(stdin, "%s %d %f %c", t.name, &(t.age), &(t.score), &(t.c));

printf("%s %d %f %c", t.name, t.age, t.score, t.c);
fprintf(stdout, "\n%s %d %f %c\n", s.name, s.age, s.score, s.c);

fclose(pf6);
pf6 = NULL;

技术要点：

  • fscanf从文件按格式读取数据

  • 可以重定向到标准输入(stdin)

  • fprintf可以输出到标准输出(stdout)

  • 需要注意数据类型和指针的使用

内存格式化：sprintf与sscanf

复制代码 
struct M
{
    char name[20];
    int age;
    float score;
    char c;
};
struct M m = { "lihao",30,98.8f,'M' };
char o[200] = "XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX";
sprintf(o,"%s %d %f %c", m.name, m.age, m.score, m.c);
printf("%s\n", o);
struct M n = { 0 };
sscanf(o, "%s %d %f %c", n.name, &(n.age), &(n.score), &(n.c));
printf("%s %d %f %c\n", n.name, n.age, n.score, n.c);

功能分析：

  • sprintf将格式化的数据写入字符串缓冲区

  • sscanf从字符串中按格式提取数据

  • 实现内存中的数据格式转换

应用场景：

  • 数据序列化和反序列化

  • 字符串处理和数据解析

  • 协议数据的组装和解析

二进制文件操作：fwrite与fread

二进制数据写入

复制代码 
int arr1[] = { 1,2,3,4,5 };
FILE* pf7 = fopen("test4.txt", "wb");
if (pf7 == NULL)
{
    perror("fopen");
    return 1;
}
int sz = sizeof(arr1) / sizeof(arr1[0]);
fwrite(arr1, sizeof(arr1[0]), sz, pf7);
fclose(pf7);
pf7 = NULL;

技术要点：

  • "wb"模式以二进制方式写入

  • fwrite直接写入内存数据，不进行字符转换

  • 保持数据的原始格式，适合数值数组、结构体等

二进制数据读取

复制代码 
int arr2[8] = { 0 };
FILE* pf8 = fopen("test4.txt", "rb");
if (pf8 == NULL)
{
    perror("fopen");
    return 1;
}
int i = 0;
int n = 0;
while (n = fread(arr2, sizeof(int), 4, pf8))
{
    for (int j = 0; j < n; j++)
    {
        printf("%d ", arr2[j]);   
    }
    printf("\n");	
}
for (int k = 0; k < 8; k++)
{
    printf("%d ", arr2[k]);
}
fclose(pf8);
pf8 = NULL;

技术要点：

  • "rb"模式以二进制方式读取

  • fread返回实际读取的元素个数

  • 可以分块读取大文件

  • 保持数据精度，无字符转换损失

文件定位操作

fseek函数：随机访问

复制代码 
FILE* pf = fopen("test5.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
    perror("fopen");
    return 1;
}
int ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
fseek(pf, -4, SEEK_END);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
fclose(pf);
pf = NULL;

定位模式：

  • SEEK_SET：从文件开头定位

  • SEEK_CUR：从当前位置定位

  • SEEK_END：从文件末尾定位

应用价值：

  • 实现文件的随机访问

  • 适合数据库、索引文件等场景

  • 提高大文件处理效率

ftell函数：获取当前位置

复制代码 
FILE* pf = fopen("test5.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
    perror("fopen");
    return 1;
}
int ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
fseek(pf, 0, SEEK_END);
printf("%d\n", ftell(pf));
fclose(pf);
pf = NULL;

功能：

  • 返回当前文件位置相对于开头的偏移量

  • 常用于获取文件大小

  • 结合fseek实现复杂定位

rewind函数：重置文件指针

复制代码 
FILE* pf = fopen("test5.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
    perror("fopen");
    return 1;
}
int ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
fseek(pf, -4, SEEK_END);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
rewind(pf);
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch);
fclose(pf);
pf = NULL;

功能：

  • 将文件位置指针重置到开头

  • 等价于fseek(pf, 0, SEEK_SET)

  • 简化代码，提高可读性

错误处理机制

文件操作状态检测

复制代码 
FILE* pf = fopen("test5.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
    perror("fopen");
    return 1;
}
int ch = 0;
while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)
{
    printf("%c\n", ch);
}
if (feof(pf))
{
    printf("遇到文件末尾，读取正常结束\n");
}
else if (ferror(pf))
{
    perror("fgetc");
}
fclose(pf);
pf = NULL;

错误检测函数：

  • feof：检测是否到达文件末尾

  • ferror：检测文件操作是否出错

  • perror：输出详细的错误信息

最佳实践：

  • 每次文件操作后检查状态

  • 区分正常结束和异常结束

  • 提供有意义的错误信息

综合应用实例

复制代码 
FILE* pf = fopen("test5.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
    perror("fopen");
    return 1;
}
char ch = 0;
for (ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++)
{
    fputc(ch, pf);
}
if (feof(pf))
{
    printf("遇到文件末尾，读取正常结束\n");
}
else if (ferror(pf))
{
    perror("fputc");
}
fclose(pf);
pf = NULL;

代码分析：

  • 以读取模式打开文件却进行写入操作

  • 这会触发错误状态

  • 演示了错误检测机制的实际应用

总结

通过本文的全面解析，我们深入掌握了C语言文件操作的各个方面：

核心技术要点

  1. 操作粒度选择

    • 字符级：fgetc/fputc - 精确控制

    • 字符串级：fgets/fputs - 高效处理

    • 格式化：fscanf/fprintf - 结构化数据

    • 二进制：fread/fwrite - 原始数据

  2. 文件打开模式

    • 文本模式：字符转换，适合文本文件

    • 二进制模式：无转换，适合数据文件

  3. 文件定位能力

    • 随机访问：fseek + ftell

    • 重置指针：rewind

    • 大大扩展了文件处理能力

  4. 健壮性保障

    • 全面的错误检测

    • 资源泄漏预防

    • 异常情况处理

实际应用建议

  1. 根据需求选择合适函数

    • 配置文件：格式化I/O

    • 日志文件：字符串I/O

    • 数据文件：二进制I/O

    • 大文件：分块读取+定位

  2. 重视错误处理

    • 始终检查返回值

    • 区分不同错误类型

    • 保证资源正确释放

  3. 性能优化考虑

    • 缓冲区大小设置

    • 减少I/O操作次数

    • 合理使用二进制模式

学习价值

掌握这些文件操作技术，不仅能够处理日常的文件任务，更重要的是培养了系统编程的思维方式。理解数据在内存和外部存储之间的流动，对于后续学习数据库、网络编程、操作系统等高级主题都具有重要意义。

文件操作是C语言编程的基石之一，扎实掌握这些知识将为你的编程之路奠定坚实的基础。

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