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文章目录
- [【C语言文件操作】第一篇：文件基础认知+打开关闭+字符/字符串读写全解析 📂](#【C语言文件操作】第一篇：文件基础认知+打开关闭+字符/字符串读写全解析 📂)
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- [前景回顾：动态内存核心速记 📝](#前景回顾：动态内存核心速记 📝)
- [一、为什么需要文件？------ 数据持久化的核心需求 🤔](#一、为什么需要文件？—— 数据持久化的核心需求 🤔)
- [二、什么是文件？------ 程序设计中的文件分类 📋](#二、什么是文件？—— 程序设计中的文件分类 📋)
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- [1. 程序文件](#1. 程序文件)
- [2. 数据文件](#2. 数据文件)
- [3. 补充：文件路径怎么写？](#3. 补充：文件路径怎么写？)
- [三、文本文件 vs 二进制文件 ------ 数据的两种存储形式 🔢](#三、文本文件 vs 二进制文件 —— 数据的两种存储形式 🔢)
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- [1. 二进制文件](#1. 二进制文件)
- [2. 文本文件](#2. 文本文件)
- [3. 直观示例：数字10的存储对比](#3. 直观示例：数字10的存储对比)
- [四、文件的打开与关闭 ------ 文件操作的"必经步骤" 🔑](#四、文件的打开与关闭 —— 文件操作的“必经步骤” 🔑)
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- [1. 核心概念：流与标准流](#1. 核心概念：流与标准流)
- [2. 关键角色：文件指针（FILE*）](#2. 关键角色：文件指针（FILE*）)
- [3. 打开文件：fopen函数](#3. 打开文件：fopen函数)
- [4. 关闭文件：fclose函数](#4. 关闭文件：fclose函数)
- [5. 常用打开模式汇总（重点记！）](#5. 常用打开模式汇总（重点记！）)
- [6. 打开与关闭文件的示例代码](#6. 打开与关闭文件的示例代码)
- [五、文件的顺序读写 ------ 字符与字符串读写 🔤](#五、文件的顺序读写 —— 字符与字符串读写 🔤)
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- [1. 字符输出：fputc函数](#1. 字符输出：fputc函数)
- [2. 字符输入：fgetc函数](#2. 字符输入：fgetc函数)
- [3. 字符串输出：fputs函数](#3. 字符串输出：fputs函数)
- [4. 字符串输入：fgets函数](#4. 字符串输入：fgets函数)
- [写在最后 📝](#写在最后 📝)
【C语言文件操作】第一篇：文件基础认知+打开关闭+字符/字符串读写全解析 📂
在之前的动态内存管理学习中，我们掌握了堆区内存的手动申请与释放，但动态内存中的数据仅在程序运行期间存在，程序退出后内存被回收，数据也随之丢失。而实际开发中，我们常常需要长期保存数据（比如游戏存档、用户信息），这就离不开文件操作！这一篇我们从文件的核心概念入手，搞定文件的打开与关闭，再掌握字符和字符串的读写方法，打好文件操作的基础！
前景回顾：动态内存核心速记 📝
C 语言动态内存管理入门：malloc/calloc/realloc/free 核心函数详解
C 语言动态内存管理进阶：常见错误排查 + 经典笔试题深度解析
C 语言动态内存管理高阶：柔性数组特性 + 程序内存区域划分全解
回顾动态内存的核心知识点，能帮我们更清晰理解文件操作的必要性：
- 动态内存（堆区）由程序员手动管理，生命周期跟随程序运行，程序退出后内存回收，数据丢失。
- 栈区（局部变量）、数据段（全局/静态变量）的内存也无法实现数据的长期持久化存储。
- 文件存储在磁盘等外部设备中，不受程序运行状态影响，是实现数据持久化的核心方案。
一、为什么需要文件？------ 数据持久化的核心需求 🤔
我们先看一个简单场景：写一个计算程序，每次运行输入两个数字，计算结果后退出。如果没有文件，下次再运行程序，之前的计算结果根本无法追溯；但如果把每次的计算结果写入文件，即使程序退出，数据也会保存在磁盘上，后续随时可以打开文件查看。
核心结论：文件的核心作用是实现数据持久化，将程序运行时的临时数据存储到外部设备（磁盘），让数据脱离程序生命周期长期存在。
二、什么是文件？------ 程序设计中的文件分类 📋
我们平时说的"文件"是磁盘上的文件（比如文档、图片），但在C语言程序设计中，文件按功能分为两类，本讲重点关注数据文件：
1. 程序文件
用于支撑程序编译、运行的文件，核心是"服务于程序本身"，比如：
- 源程序文件（.c后缀，我们编写的代码文件）
- 目标文件（Windows下.obj后缀，编译后生成）
- 可执行程序（Windows下.exe后缀，链接后生成）
2. 数据文件
本讲核心重点！文件内容是程序运行时需要读写的数据，用于"存储程序处理的信息"，比如游戏存档文件、用户信息文件、日志文件等。
数据文件的交互逻辑：test.c（源程序） → 编译生成 test.exe（可执行程序） → 程序运行时，从数据文件读取 数据（输入），或向数据文件写入数据（输出）。
3. 补充：文件路径怎么写？
要操作文件，必须告诉程序文件的位置，这就需要指定文件路径。文件路径由"路径+文件名主干+后缀"组成，分为两种常用类型：
- 绝对路径 ：从磁盘根目录开始的完整路径，比如
"D:\\Code\\test.txt"（注意：Windows下路径分隔符"\"需要转义，写成"\"，避免被解析为特殊字符）。 - 相对路径 ：相对于程序运行目录的路径，更简洁常用：
"test.txt"或"./test.txt"：当前程序所在目录的test.txt文件"../test.txt"：程序所在目录的上一级目录的test.txt文件"../../test.txt"：程序所在目录的上两级目录的test.txt文件
三、文本文件 vs 二进制文件 ------ 数据的两种存储形式 🔢
按数据的组织形式，数据文件分为文本文件和二进制文件，核心区别是"数据存储时是否进行ASCII码转换"：
1. 二进制文件
数据在内存中以二进制形式存储，写入文件时不进行任何转换，直接输出二进制数据。优点是存储高效、节省空间，缺点是用普通文本编辑器打开会显示乱码，需要专用工具查看。
2. 文本文件
数据存储时需要先转换为ASCII码形式，再写入文件。优点是用普通文本编辑器就能直接查看，缺点是转换过程会消耗资源，且占用更多存储空间。
3. 直观示例：数字10的存储对比
以数字10为例，看看两种文件的存储差异：
- 内存中二进制存储：无论哪种文件，数据在内存中都是二进制
00001010（4字节int类型）； - 文本文件存储：转换为字符'1'和'0'的ASCII码，即
00110001 00110000，占用2字节； - 二进制文件存储：直接将内存中的二进制数据写入，即
00001010（实际为4字节，高位补0），占用4字节。
四、文件的打开与关闭 ------ 文件操作的"必经步骤" 🔑
操作文件的核心流程是"打开文件 → 读写操作 → 关闭文件"，就像我们打开笔记本写字、写完后合上一样，缺一不可。
1. 核心概念：流与标准流
程序需要和不同外部设备（键盘、显示器、文件、网络）交互，而不同设备的读写规则不同。为了统一操作，C语言抽象出流的概念，把所有设备的交互都封装成"流"，程序只需操作流即可，无需关注具体设备。
C语言程序启动时，会默认打开3个标准流（均为FILE*类型的文件指针）：
stdin：标准输入流，默认从键盘输入（scanf函数就是从这里读取数据）；stdout：标准输出流，默认输出到显示器（printf函数就是向这里输出数据）；stderr：标准错误流，默认输出到显示器（用于输出程序错误信息）。
2. 关键角色：文件指针（FILE*）
在缓冲文件系统中，每个被使用的文件，系统都会在内存中开辟一块"文件信息区"，存储文件的路径、状态、当前读写位置等信息。这些信息被封装在一个FILE类型的结构体中（不同编译器的FILE声明略有差异，但使用方式一致）。
我们通过定义FILE*类型的指针（文件指针）来指向这个文件信息区，后续所有对文件的操作，都通过这个指针完成。比如：FILE* pf; ，pf 就是一个文件指针，指向某个文件的信息区。
3. 打开文件：fopen函数
函数原型：FILE* fopen(const char* filename, const char* mode);
filename：要打开的文件名（可带路径）；mode：文件打开模式（决定了文件的操作类型，比如只读、只写、追加等）；- 返回值：打开成功，返回指向文件信息区的指针（非NULL）；打开失败，返回NULL指针（必须检查！）。
4. 关闭文件：fclose函数
函数原型：int fclose(FILE* stream);
stream：要关闭的文件指针；- 核心作用：释放文件信息区的内存，关闭流，避免资源泄漏；
- 注意：关闭文件后，要将文件指针置为NULL，避免成为野指针。
5. 常用打开模式汇总（重点记！）
| 打开模式 | 含义 | 若文件不存在的行为 |
|---|---|---|
"r"（只读） |
打开已存在的文本文件，用于读取数据 | 出错（返回NULL） |
"w"（只写） |
打开文本文件，用于写入数据（覆盖原有内容） | 创建新文件 |
"a"（追加） |
向文本文件末尾添加数据（不覆盖原有内容） | 创建新文件 |
"rb"（只读） |
打开已存在的二进制文件，用于读取数据 | 出错（返回NULL） |
"wb"（只写） |
打开二进制文件，用于写入数据（覆盖原有内容） | 创建新文件 |
"ab"（追加） |
向二进制文件末尾添加数据（不覆盖原有内容） | 创建新文件 |
6. 打开与关闭文件的示例代码
c
#include <stdio.h>
int main()
{
// 打开test.txt文件，以只读模式（文本文件）
FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
// 必须检查文件是否打开成功
if (pf == NULL)
{
perror("fopen"); // 打印错误信息（比如"fopen: No such file or directory"）
return 1; // 打开失败，退出程序
}
// 这里写后续的读写操作...
printf("打开文件成功\n");
// 关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL; // 置空指针，避免野指针
return 0;
}五、文件的顺序读写 ------ 字符与字符串读写 🔤
顺序读写是指从文件开头到末尾依次读写数据，是最基础的文件读写方式。C语言提供了专门的函数用于字符和字符串的顺序读写，这些函数不仅适用于文件流，还适用于标准流（比如从键盘读、向屏幕写）。
1. 字符输出：fputc函数
函数原型：int fputc(int character, FILE* stream);
character：要写入的字符（实际传入的是ASCII码值，char类型会自动提升为int）；stream：文件指针（写入文件传文件指针，写入屏幕传stdout）；- 返回值：写入成功返回写入的字符ASCII码；写入失败返回EOF（值为-1）。
示例：向文件写入字符'a'到'z'
c
#include <stdio.h>
int main()
{
// 打开data.txt文件，以只写模式（文本文件）
FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
// 逐个写入字符'a'、'b'、'c'、'd'
fputc('a', pf);
fputc('b', pf);
fputc('c', pf);
fputc('d', pf);
// 循环写入'a'到'z'
for (int i = 'a'; i <= 'z'; i++)
{
fputc(i, pf);
}
// 关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}效果：data.txt文件中会写入"abcd...xyz"；若将pf改为stdout，则字符会直接输出到屏幕。
2. 字符输入：fgetc函数
函数原型：int fgetc(FILE* stream);
stream：文件指针（读文件传文件指针，读键盘传stdin）；- 返回值：读取成功返回读取的字符ASCII码；读取失败或遇到文件末尾，返回EOF（-1）。
示例：从文件中逐个读取字符并输出到屏幕
c
#include <stdio.h>
int main()
{
// 打开data.txt文件，以只读模式（文本文件）
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
// 读取第一个字符
int ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch); // 输出：a
// 读取第二个字符
ch = fgetc(pf);
printf("%c\n", ch); // 输出：b
// 循环读取剩余所有字符，直到文件末尾
while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)
{
printf("%c ", ch);
}
// 关闭文件
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}3. 字符串输出：fputs函数
函数原型：int fputs(const char* str, FILE* stream);
str：要写入的字符串（以'\0'结尾）；stream：文件指针（写入文件/屏幕）；- 注意：fputs不会自动添加换行符，需要换行需手动加'\n'。
示例：向文件写入字符串
c
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
// 写入字符串，手动加换行符
fputs("hello world\n", pf);
fputs("hello bit", pf);
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}效果：data.txt文件中内容为"hello world"（换行）和"hello bit"。
4. 字符串输入：fgets函数
函数原型：char* fgets(char* str, int num, FILE* stream);
str：存储读取字符串的数组；num：最多读取的字符数（包含'\0'，实际最多读取num-1个字符）；stream：文件指针；- 停止条件：① 读取到num-1个字符；② 遇到换行符；③ 遇到文件末尾（满足任一即停止）；
- 返回值：读取成功返回str的地址；读取失败或遇到文件末尾返回NULL。
示例：从文件中读取字符串
c
#include <stdio.h>
int main()
{
FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
if (pf == NULL)
{
perror("fopen");
return 1;
}
char arr[20]; // 存储读取的字符串
fgets(arr, 20, pf); // 最多读取19个字符（+1个'\0'）
printf("读取的字符串：%s", arr); // 输出：hello world（带换行）
fclose(pf);
pf = NULL;
return 0;
}写在最后 📝
这一篇我们掌握了文件操作的基础核心：理解了文件的作用和分类，搞定了文件打开与关闭的关键步骤（尤其是打开模式和空指针检查），还学会了字符和字符串的读写函数。这些是文件操作的基石，后续的格式化读写、二进制读写都需要基于这些知识。
核心要点总结
- 文件操作流程：打开（fopen）→ 读写 → 关闭（fclose），缺一不可，且必须检查fopen返回值。
- fputc/fgetc用于字符读写，fputs/fgets用于字符串读写，支持文件流和标准流。
- 路径分为绝对路径和相对路径，Windows下绝对路径的"\"需要转义为"\"。
下一篇我们将学习更实用的格式化读写（比如读写结构体数据）和二进制读写，进一步提升文件操作能力！