在C语言编程中，文件操作是数据持久化存储的核心手段，掌握文件读写技能能让你的程序具备数据保存和交换能力。本文将全面解析C语言文件操作的方方面面。
文件操作是C语言编程中不可或缺的重要组成部分，它使得程序能够将数据永久保存到磁盘上，并在需要时读取使用。无论是简单的文本文件处理，还是复杂的数据持久化存储，都离不开文件操作。
一、文件操作基础概念
1.1 文件类型概述
在C语言中，文件主要分为两种类型：
-
文本文件：以ASCII字符形式存储，人类可读，如.txt、.c文件
-
二进制文件：以二进制格式存储，更适合保存数据结构，如.exe、.dat文件
1.2 文件操作基本流程
C语言文件操作遵循三个基本步骤：
- 打开文件 - 使用
"fopen()"函数
-
读写文件 - 使用各种读写函数
-
关闭文件 - 使用
"fclose()"函数
二、文件的打开与关闭
2.1 fopen函数详解
"fopen()"函数用于打开文件，其原型如下：
FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
文件打开模式汇总：
模式 描述 文件存在 文件不存在
"r" 只读模式 打开成功 打开失败
"w" 写入模式 清空内容 创建新文件
"a" 追加模式 追加内容 创建新文件
"r+" 读写模式 打开成功 打开失败
"w+" 读写模式 清空内容 创建新文件
"a+" 读写追加 可读可追加 创建新文件
二进制模式在以上模式后加"b"，如"rb"、"wb+"等。
2.2 正确打开和关闭文件
#include <stdio.h>
int main() {
// 打开文件
FILE *file = fopen("example.txt", "w");
// 重要：检查文件是否成功打开
if (file == NULL) {
perror("Error opening file");
return -1;
}
// 文件操作代码...
// 关闭文件
fclose(file);
return 0;
}
注意：务必检查
"fopen()"的返回值，如果返回
"NULL"，表示文件打开失败。
三、文件写入操作详解
3.1 常用文件写入函数
fprintf函数 - 格式化写入
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("data.txt", "w");
if (file == NULL) {
perror("Error opening file");
return -1;
}
fprintf(file, "姓名: %s, 年龄: %d, 成绩: %.2f\n", "张三", 20, 95.5);
fclose(file);
return 0;
}
fputs函数 - 字符串写入
fputs("Hello, World!\n", file);
fputs("这是第二行文本\n", file);
fwrite函数 - 二进制写入
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("data.bin", "wb");
if (file == NULL) {
perror("Error opening file");
return -1;
}
int data[] = {1, 2, 3, 4, 5};
size_t elements_written = fwrite(data, sizeof(int), 5, file);
printf("成功写入 %zu 个元素\n", elements_written);
fclose(file);
return 0;
}
3.2 实际应用场景
场景一：学生信息管理系统
#include <stdio.h>
typedef struct {
int id;
char name[50];
float score;
} Student;
int saveStudents(Student students[], int count) {
FILE *file = fopen("students.dat", "wb");
if (file == NULL) return -1;
for (int i = 0; i < count; i++) {
fwrite(&students[i], sizeof(Student), 1, file);
}
fclose(file);
return 0;
}
场景二：程序日志记录
void writeLog(const char *message) {
FILE *logFile = fopen("app.log", "a"); // 追加模式
if (logFile == NULL) return;
fprintf(logFile, "[%s] %s\n", getCurrentTime(), message);
fclose(logFile);
}
四、文件读取操作详解
4.1 常用文件读取函数
fscanf函数 - 格式化读取
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("data.txt", "r");
if (file == NULL) {
perror("Error opening file");
return -1;
}
char name[50];
int age;
float score;
while (fscanf(file, "%s %d %f", name, &age, &score) != EOF) {
printf("姓名: %s, 年龄: %d, 成绩: %.2f\n", name, age, score);
}
fclose(file);
return 0;
}
fgets函数 - 行读取（推荐用于文本文件）
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("text.txt", "r");
if (file == NULL) {
perror("Error opening file");
return -1;
}
char buffer[256];
while (fgets(buffer, sizeof(buffer), file) != NULL) {
printf("%s", buffer);
}
fclose(file);
return 0;
}
fread函数 - 二进制读取
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("data.bin", "rb");
if (file == NULL) {
perror("Error opening file");
return -1;
}
Student student;
while (fread(&student, sizeof(Student), 1, file) == 1) {
printf("ID: %d, 姓名: %s, 成绩: %.2f\n",
student.id, student.name, student.score);
}
fclose(file);
return 0;
}
4.2 文件读取进阶技巧
读取整个文件到内存
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
char* readEntireFile(const char *filename) {
FILE *file = fopen(filename, "r");
if (file == NULL) return NULL;
// 获取文件大小
fseek(file, 0, SEEK_END);
long fileSize = ftell(file);
rewind(file);
// 分配内存
char *buffer = (char*)malloc(fileSize + 1);
if (buffer == NULL) {
fclose(file);
return NULL;
}
// 读取文件内容
fread(buffer, 1, fileSize, file);
buffer[fileSize] = '\0';
fclose(file);
return buffer;
}
五、文件定位与随机访问
5.1 文件定位函数
fseek函数 - 移动文件指针
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("data.txt", "r");
if (file == NULL) return -1;
// 移动到文件末尾
fseek(file, 0, SEEK_END);
// 移动到文件开头
fseek(file, 0, SEEK_SET);
// 从当前位置向后移动10字节
fseek(file, 10, SEEK_CUR);
// 从文件末尾向前移动5字节
fseek(file, -5, SEEK_END);
fclose(file);
return 0;
}
ftell函数 - 获取当前位置
long position = ftell(file);
printf("当前文件位置: %ld\n", position);
rewind函数 - 重置到文件开头
rewind(file); // 等同于 fseek(file, 0, SEEK_SET);
5.2 实际应用：文件大小获取
#include <stdio.h>
long getFileSize(const char *filename) {
FILE *file = fopen(filename, "r");
if (file == NULL) return -1;
fseek(file, 0, SEEK_END);
long size = ftell(file);
fclose(file);
return size;
}
六、初学者常见错误及解决方法
6.1 文件打开失败
错误示范：
FILE *file = fopen("data.txt", "r");
// 没有检查返回值就直接使用
fprintf(file, "数据"); // 如果文件打开失败，这里会导致程序崩溃
正确做法：
FILE *file = fopen("data.txt", "r");
if (file == NULL) {
perror("文件打开失败");
// 处理错误，如退出程序或返回错误码
return -1;
}
6.2 忘记关闭文件
错误示范：
void writeToFile() {
FILE *file = fopen("data.txt", "w");
fprintf(file, "一些数据");
// 忘记调用 fclose(file);
// 导致文件句柄泄漏，可能造成数据丢失
}
正确做法：
void writeToFile() {
FILE *file = fopen("data.txt", "w");
if (file == NULL) return;
fprintf(file, "一些数据");
fclose(file); // 确保关闭文件
}
6.3 文件指针位置错误
错误示范：
FILE *file = fopen("data.txt", "r+");
fprintf(file, "新数据"); // 直接写入，可能覆盖现有数据
正确做法：
FILE *file = fopen("data.txt", "r+");
if (file == NULL) return -1;
// 先定位到合适位置再写入
fseek(file, 0, SEEK_END); // 移动到文件末尾追加
fprintf(file, "新数据");
fclose(file);
6.4 缓冲区未刷新导致数据丢失
错误示范：
FILE *file = fopen("important.txt", "w");
fprintf(file, "重要数据");
// 程序崩溃或异常退出，数据可能仍在缓冲区，未写入磁盘
正确做法：
FILE *file = fopen("important.txt", "w");
if (file == NULL) return -1;
fprintf(file, "重要数据");
fflush(file); // 强制刷新缓冲区
// 或者使用fclose，它也会刷新缓冲区
fclose(file);
6.5 二进制文件读取错误
错误示范：
// 文本模式读取二进制文件
FILE *file = fopen("data.bin", "r"); // 应该是 "rb"
正确做法：
// 使用正确的二进制模式
FILE *file = fopen("data.bin", "rb");
if (file == NULL) return -1;
七、错误处理与调试技巧
7.1 使用perror和errno
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
int main() {
FILE *file = fopen("nonexistent.txt", "r");
if (file == NULL) {
perror("打开文件失败");
printf("错误代码: %d\n", errno);
}
return 0;
}
7.2 检查文件操作结果
size_t result = fwrite(data, sizeof(int), 10, file);
if (result != 10) {
perror("写入文件不完整");
if (feof(file)) {
printf("已到达文件末尾\n");
}
if (ferror(file)) {
printf("文件操作发生错误\n");
}
}
八、综合实战案例
8.1 文件拷贝程序
#include <stdio.h>
int copyFile(const char *sourcePath, const char *destPath) {
FILE *source, *dest;
char buffer[1024];
size_t bytesRead;
// 打开源文件
source = fopen(sourcePath, "rb");
if (source == NULL) {
perror("打开源文件失败");
return -1;
}
// 打开目标文件
dest = fopen(destPath, "wb");
if (dest == NULL) {
perror("创建目标文件失败");
fclose(source);
return -1;
}
// 拷贝数据
while ((bytesRead = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), source)) > 0) {
if (fwrite(buffer, 1, bytesRead, dest) != bytesRead) {
perror("写入目标文件失败");
fclose(source);
fclose(dest);
return -1;
}
}
// 检查读取错误
if (ferror(source)) {
perror("读取源文件失败");
}
fclose(source);
fclose(dest);
printf("文件拷贝成功!\n");
return 0;
}
8.2 简单文本编辑器
#include <stdio.h>
#include <string.h>
void textEditor() {
FILE *file;
char filename[100];
char content[1000];
int choice;
printf("输入文件名: ");
scanf("%s", filename);
printf("1. 读取文件\n2. 写入文件\n选择操作: ");
scanf("%d", &choice);
if (choice == 1) {
file = fopen(filename, "r");
if (file == NULL) {
perror("读取文件失败");
return;
}
printf("文件内容:\n");
while (fgets(content, sizeof(content), file) != NULL) {
printf("%s", content);
}
fclose(file);
} else if (choice == 2) {
file = fopen(filename, "w");
if (file == NULL) {
perror("创建文件失败");
return;
}
printf("输入内容 (以空行结束):\n");
getchar(); // 消耗换行符
while (fgets(content, sizeof(content), stdin) != NULL) {
if (strcmp(content, "\n") == 0) break;
fputs(content, file);
}
fclose(file);
printf("文件保存成功!\n");
}
}
九、总结与最佳实践
9.1 文件操作核心要点总结
-
始终检查返回值：文件操作函数大多有返回值，必须检查
-
及时关闭文件：使用完文件后立即关闭，释放系统资源
-
选择正确的打开模式：根据需求选择读、写、追加等模式
-
正确处理错误：使用perror、ferror、feof等进行错误处理
-
注意文本与二进制模式区别：Windows系统下尤其重要
9.2 性能优化建议
-
使用缓冲区：大批量数据操作时使用缓冲区提高效率
-
批量读写：减少频繁的小数据量读写操作
-
合理使用文件定位：避免不必要的指针移动
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