文章目录
- [1. 核心概念：文件指针 (FILE *)](#1. 核心概念：文件指针 (FILE *))
- [2. 文件的打开与关闭](#2. 文件的打开与关闭)
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- [2.1 打开文件：fopen()](#2.1 打开文件：fopen())
- [2.2 关闭文件：fclose()](#2.2 关闭文件：fclose())
- [3. 文件的读写操作](#3. 文件的读写操作)
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- [3.1 字符读写 (Character I/O)](#3.1 字符读写 (Character I/O))
- [3.2 字符串/行读写 (Line I/O)](#3.2 字符串/行读写 (Line I/O))
- [3.3 格式化读写 (Formatted I/O)](#3.3 格式化读写 (Formatted I/O))
- [3.4 块读写 (Binary/Block I/O)](#3.4 块读写 (Binary/Block I/O))
- [4. 文件定位 (Random Access)](#4. 文件定位 (Random Access))
- [5. 错误处理](#5. 错误处理)
- [7. 常见陷阱与最佳实践](#7. 常见陷阱与最佳实践)
C语言的文件读写（File I/O）是C标准库（stdio.h）提供的一套强大功能，用于在程序和外部文件（如txt、dat、csv等）之间传输数据。
以下是C语言文件操作的核心知识体系，包含基本概念、常用函数、操作模式和完整示例。
1. 核心概念：文件指针 (FILE *)
在C语言中，文件被看作是一个字节流。系统通过一个结构体 FILE 来管理文件的状态（如当前读写位置、错误标志、文件缓冲区等）。
我们不直接操作 FILE 结构体，而是通过 文件指针 (FILE *) 来引用它。
标准输入/输出也是文件：stdin（键盘）、stdout（屏幕）、stderr（错误输出）。
2. 文件的打开与关闭
2.1 打开文件：fopen()
在读写文件前，必须先打开文件。
bash
FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);filename: 文件路径（如 "data.txt" 或 "C:\test\data.bin"）。
mode: 打开模式（字符串）。
| 模式 | 含义 | 文件不存在时 |
|---|---|---|
| "r" | 只读（文本） | 报错 (NULL) |
| "w" | 只写（文本） | 创建新文件 |
| "a" | 追加（文本） | 创建新文件 |
| "r+" | 读写（文本） | 报错 |
| "w+" | 读写（文本） | 创建新文件（覆盖原内容） |
| "a+" | 读写（追加） | 创建新文件 |
| 二进制模式 (在上述后加 b) | ||
| "rb" | 只读（二进制） | 报错 |
| "wb" | 只写（二进制） | 创建新文件 |
注意：文本模式下，Windows会将 \n 转换为 \r\n，而Linux/Mac不会；二进制模式 (b) 则原样读写，适合图片、音频、结构体。
2.2 关闭文件：fclose()
操作完成后必须关闭文件，以释放资源并将缓冲区数据刷新到磁盘。
bash
int fclose(FILE *stream);
// 成功返回0，失败返回EOF(-1)3. 文件的读写操作
根据读取数据的单位不同，分为四类：
3.1 字符读写 (Character I/O)
适用于逐个字符处理。
int fgetc(FILE *fp): 读取一个字符，返回其ASCII码，失败或EOF返回 EOF。
int fputc(int c, FILE *fp): 写入一个字符。
bash
// 示例：复制文件（字符版）
char ch;
while ((ch = fgetc(fin)) != EOF) {
fputc(ch, fout);
}3.2 字符串/行读写 (Line I/O)
适用于读取配置文件、日志等文本。
char *fgets(char *buf, int size, FILE *fp): 读取一行（最多 size-1 个字符），安全（防止溢出），会保留换行符 \n。
int fputs(const char *s, FILE *fp): 写入字符串（不自动加 \n）。
bash
char buffer[100];
if (fgets(buffer, 100, fp) != NULL) {
printf("Read line: %s", buffer);
}3.3 格式化读写 (Formatted I/O)
用法与 printf / scanf 完全一致，只是针对文件。
int fprintf(FILE *fp, const char *format, ...): 格式化写入。
int fscanf(FILE *fp, const char *format, ...): 格式化读取。
bash
int age = 25;
fprintf(fp, "Name: %s, Age: %d\n", "Alice", age);3.4 块读写 (Binary/Block I/O)
适用于结构体、数组、图片等二进制数据，效率最高。
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *fp): 从文件读入数据块到内存。
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *fp): 将内存数据块写入文件。
bash
// 示例：写入结构体
struct Student { int id; char name[20]; };
struct Student s = {1, "Tom"};
fwrite(&s, sizeof(struct Student), 1, fp);
// 示例：读取结构体
fread(&s, sizeof(struct Student), 1, fp);4. 文件定位 (Random Access)
不一定要顺序读写，可以跳转到文件任意位置。
1、int fseek(FILE *fp, long offset, int whence): 移动文件指针。
Parameter analysis：
whence: SEEK_SET(文件头), SEEK_CUR(当前位置), SEEK_END(文件尾)。
2、long ftell(FILE *fp): 获取当前文件指针位置。
3、void rewind(FILE *fp): 将指针重置到文件开头。
5. 错误处理
文件操作非常容易出错（如磁盘满、无权限、文件被占用），必须检查返回值。
1、fopen失败: 返回 NULL。
2、ferror(FILE *fp): 检查文件流是否发生错误。
3、feof(FILE *fp): 检查是否到达文件末尾（End Of File）。
4、perror(): 打印系统错误信息。
bash
FILE *fp = fopen("nonexist.txt", "r");
if (fp == NULL) {
perror("Error opening file"); // 输出类似: Error opening file: No such file or directory
return 1;
}7. 常见陷阱与最佳实践
1、忘记关闭文件：会导致数据丢失（数据还在缓冲区没写入磁盘）和资源泄漏。
2、不检查返回值：fopen 可能失败，fread 可能读不满。
3、模式混淆：用 "r" 读二进制文件（如jpg）会出错，因为系统可能对字节 0x1A 做特殊处理（在4、4、DOS/Windows下视为EOF）。读写非纯文本文件务必用 b 模式。
5、路径问题：Windows下路径分隔符是 \（因为 \ 是转义符），或者使用正斜杠 /（C标准库支持）。
6、缓冲区：fopen 默认是全缓冲（除 stderr 外）。数据不会立即写入磁盘，除非缓冲区满、遇到 \n（行缓冲）或调用 fflush() / fclose()。