18_C语言文件操作_文本文件二进制文件与文件定位

C语言文件操作：文本文件、二进制文件与文件定位

一、本篇文章要解决什么问题

你之前写的所有程序都有一个共同特点：数据存在变量里，程序一关，所有数据就没了。真实世界的程序需要持久化存储------把数据存到硬盘上，下次打开程序数据还在。

这篇文章帮你搞定三件事：

1. C 语言怎么读写文件------fopen、fclose、fprintf、fscanf 的基本用法
2. 文本文件和二进制文件有什么区别，分别用什么函数读写
3. 怎么在文件里"跳来跳去"------fseek 和 ftell 的用法

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二、先用一个简单例子理解

2.1 文件就是"笔记本"

• 打开文件（fopen）：翻开笔记本到某一页，准备好笔
• 写入（fprintf）：在纸上写字
• 读取（fscanf）：读纸上的字
• 关闭（fclose） ：合上笔记本放回书架------这一步非常重要，不合上可能导致内容丢失

2.2 文本文件 vs 二进制文件

• 文本文件：像 Word 文档------内容是人类可读的字符。用记事本打开能看到内容。
• 二进制文件：像 MP3 文件------内容是字节序列。用记事本打开看到的是乱码，但程序能精确解读。

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三、核心知识点讲解

3.1 文件指针 FILE 和 fopen

C 语言通过 FILE * 类型的指针来操作文件：

FILE *fp = fopen("data.txt", "w");   // 以"写入"模式打开
if (fp == NULL)
{
    printf("文件打开失败！\n");
    return 1;    // 必须检查！
}

fopen 的常用模式：

模式	含义	文件不存在时	文件存在时
"r"	只读	返回 NULL	从开头读
"w"	只写	创建新文件	清空内容重写
"a"	追加写入	创建新文件	在末尾追加
"r+"	读写	返回 NULL	从开头读写
"w+"	读写	创建新文件	清空内容
"rb" / "wb"	二进制读 / 写	同上	同上（二进制模式）

每次 fopen 之后必须检查返回值是否为 NULL------文件可能因为权限、路径不存在等原因打开失败。

图18-1 程序与文件交互图：帮读者建立"程序操作文件"的完整概念模型。

图18-2 fopen 各模式行为表：供读者速查 fopen 模式的差异。

3.2 fprintf 和 fscanf------文本文件的读写

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    FILE *fp;

    // 写入
    fp = fopen("score.txt", "w");
    if (fp == NULL)
    {
        printf("无法创建文件\n");
        return 1;
    }
    fprintf(fp, "Tom 90\n");
    fprintf(fp, "Jerry 85\n");
    fclose(fp);

    // 读取
    fp = fopen("score.txt", "r");
    if (fp == NULL)
    {
        printf("无法打开文件\n");
        return 1;
    }
    char name[20];
    int score;
    while (fscanf(fp, "%19s %d", name, &score) == 2)
    {
        printf("%s: %d 分\n", name, score);
    }
    fclose(fp);

    return 0;
}

运行结果：

Tom: 90 分
Jerry: 85 分

3.3 fgets 和 fputs------按行读写文本

// 逐行写入
fputs("第一行内容\n", fp);
fputs("第二行内容\n", fp);

// 逐行读取
char line[100];
while (fgets(line, sizeof(line), fp) != NULL)
{
    printf("%s", line);
}

3.4 fread 和 fwrite------二进制读写

二进制读写按"数据块"来操作，适合结构化数据（如结构体）：

#include <stdio.h>

typedef struct
{
    int id;
    double score;
} Record;

int main(void)
{
    Record r1 = {1001, 95.5};
    Record r2;

    // 二进制写入
    FILE *fp = fopen("record.bin", "wb");
    if (fp == NULL) return 1;
    if (fwrite(&r1, sizeof(Record), 1, fp) != 1)
    {
        printf("写入失败\n");
    }
    fclose(fp);

    // 二进制读取
    fp = fopen("record.bin", "rb");
    if (fp == NULL) return 1;
    if (fread(&r2, sizeof(Record), 1, fp) != 1)
    {
        printf("读取失败\n");
    }
    fclose(fp);

    printf("读取：id=%d, score=%.1f\n", r2.id, r2.score);
    return 0;
}

图18-3 文本文件与二进制文件的存储对比：解释两种文件模式的本质区别。

3.5 fseek 和 ftell------在文件中定位

fseek(fp, 0, SEEK_SET);    // 跳到文件开头
fseek(fp, 0, SEEK_END);    // 跳到文件末尾
fseek(fp, 5, SEEK_CUR);    // 从当前位置往后跳 5 字节

long pos = ftell(fp);       // 获取当前读写位置

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图18-4 fseek 文件定位示意图：直观解释 fseek 的三个定位基准。

四、完整代码示例

一个"日记本"程序，支持追加写入和全文阅读：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(void)
{
    FILE *fp;
    char line[200];
    int choice;

    do
    {
        printf("\n===== 简易日记本 =====\n");
        printf("1. 写一篇日记\n");
        printf("2. 阅读所有日记\n");
        printf("0. 退出\n");
        printf("请选择：");
        scanf("%d", &choice);
        int ch;
        while ((ch = getchar()) != '\n' && ch != EOF)  // 安全清缓冲区
        {
            ;
        }

        switch (choice)
        {
        case 1:
            fp = fopen("diary.txt", "a");   // 追加模式
            if (fp == NULL)
            {
                printf("文件打开失败\n");
                break;
            }
            printf("请输入内容（一行）：");
            fgets(line, sizeof(line), stdin);
            fprintf(fp, "%s", line);         // fgets 已包含 \n
            fclose(fp);
            printf("已保存！\n");
            break;

        case 2:
            fp = fopen("diary.txt", "r");
            if (fp == NULL)
            {
                printf("还没有日记，先写一篇吧\n");
                break;
            }
            printf("\n===== 历史日记 =====\n");
            while (fgets(line, sizeof(line), fp) != NULL)
            {
                printf("%s", line);
            }
            fclose(fp);
            break;

        case 0:
            printf("再见！\n");
            break;

        default:
            printf("无效选择\n");
        }
    } while (choice != 0);

    return 0;
}

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五、运行结果

===== 简易日记本 =====
1. 写一篇日记
2. 阅读所有日记
0. 退出
请选择：1
请输入内容（一行）：今天学习了 C 语言文件操作
已保存！

===== 简易日记本 =====
1. 写一篇日记
2. 阅读所有日记
0. 退出
请选择：2

===== 历史日记 =====
今天学习了 C 语言文件操作

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六、代码逐行解析

追加模式打开文件：

fp = fopen("diary.txt", "a");

• "a" 模式：文件存在时在末尾追加，不存在时创建
• 不会覆盖原有内容------这是日记本的关键

scanf 后清缓冲区再接 fgets：

scanf("%d", &choice);
int ch;
while ((ch = getchar()) != '\n' && ch != EOF)  // 安全清掉残留 \n
{
    ;
}
fgets(line, sizeof(line), stdin);   // 正常读取

这是第 8 篇重点讲过的缓冲区处理模式------在文件操作中同样重要。

fgets 读取到文件末尾自动返回 NULL：

while (fgets(line, sizeof(line), fp) != NULL)

这是最标准的"按行读取整个文件"的写法------fgets 读到文件末尾时返回 NULL，循环自动停止。

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七、初学者常见错误

错误1：fopen 后不检查 NULL 就直接用

FILE *fp = fopen("noexist.txt", "r");
fprintf(fp, "data");    // fp 是 NULL，程序崩溃！

错误2：忘了 fclose

fp = fopen("data.txt", "w");
fprintf(fp, "hello");
// 忘了 fclose！数据可能还在缓冲区没写进硬盘

错误3：以 "w" 模式打开一个要保留内容的文件

// 本来想在原有内容后面追加，结果用了 "w"------旧内容全没了
fp = fopen("data.txt", "w");    // 应该用 "a"

错误4：fscanf 读取时的格式与文件中内容不匹配

// 文件内容：Tom 90
// 你写的：fscanf(fp, "%d %s", &score, name);  顺序错了！
// 结果 score 读不到数字，返回 EOF

错误5：二进制文件用文本模式打开（或反之）

// 写二进制数据但用了 "w" 而不是 "wb"
// 在 Windows 上，\n 可能被转换为 \r\n，破坏二进制数据

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八、练习题

练习题1：写入并读取数字

让用户输入 5 个整数，程序把它们写入文件 numbers.txt（每行一个数字）。然后重新打开文件，把数字读出来，计算并输出它们的和。

练习题2：学生成绩文件存储

定义结构体 Student（学号、姓名、成绩），用户输入 3 个学生的数据，用 fprintf 写入 students.txt（每个学生一行，数据之间用空格分隔）。然后从文件中读取所有学生数据并显示。

练习题3：文件大小计算

用 fseek 和 ftell 写一个程序，打开任意文件（由用户输入文件名），计算并输出该文件的字节大小。

提示：fseek 跳到文件末尾，ftell 获取当前位置（即文件大小）。

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九、本篇总结

1. 文件操作用 FILE * 指针 ，fopen 打开后必须检查 NULL ，用完必须 fclose
2. 文本文件 用 fprintf/fscanf 或 fgets/fputs，二进制文件用 fread/fwrite
3. fopen 模式要选对 ："r" 只读，"w" 清空重写，"a" 追加
4. fseek 和 ftell 可以在文件中任意定位，用于获取文件大小、跳过不需要的内容
5. 文件操作后记得 fclose，否则数据可能丢失

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