C语言中的文件操作指南

前言

在C语言中，文件操作是一项重要的任务。通过文件操作，我们可以读取和写入文件的内容，实现数据的长期存储和共享。文件操作不仅可以用于文本文件，还可以用于二进制文件、配置文件等各种类型的文件。

这篇文章中，我们将深入探讨C语言文件操作的各个方面，介绍常用的文件操作函数和技巧，帮助读者更好地理解和应用文件操作。无论是初学者还是有一定经验的开发者，都能从中获得实用的知识和技能，为自己的C语言编程之路增添新的可能性。

一、文件类型

1. 程序文件

⭕程序文件是包含C源代码的文件，它们经过编译和链接后可以生成可执行程序。程序文件中定义了变量、函数、结构体等程序元素，通过编写相应的代码实现所需的功能。在程序文件中，我们可以使用各种控制结构、输入输出函数和库函数来操作和处理数据。

2. 数据文件

⭕数据文件是包含实际数据的文件，可以是文本文件或二进制文件。文本文件以可读的文本形式存储数据，可以使用标准的输入输出函数（如printf和scanf）来读取和写入文本文件。二进制文件以二进制形式存储数据，一般需要使用专门的读写函数进行处理。

PS.文件名

一个文件要有一个唯一的文件标识，以便用户识别和引用。

文件名包含3部分：文件路径+文件名主干+文件后缀。 例如： c:\code\test.txt

为了方便起见，文件标识常被称为文件名。

二、文件的打开和关闭

1. 文件指针

文件指针是C语言中用于定位和访问文件的机制。它是一个特殊的变量，用来指示当前操作的位置或位置的偏移量。通过文件指针，我们可以进行读写操作，并在文件中移动指针的位置。

每个被使用的文件都在内存中开辟了一个相应的文件信息区，用来存放文件的相关信息（如文件的名字，文件状态及文件当前的位置等）。这些信息是保存在一个结构体变量中的。该结构体类型是由系统声明的，取名FILE.

struct _iobuf {
    char *_ptr;
    int   _cnt;
    char *_base;
    int   _flag;
    int   _file;
    int   _charbuf;
    int   _bufsiz;
    char *_tmpfname;
    };
typedef struct _iobuf FILE;

不同的C编译器的FILE类型包含的内容不完全相同，但是大同小异

文件指针的位置决定了下一次读写操作的位置。例如，在读取文件内容时，每次读取前文件指针会自动后移，以便下次读取从下一个位置开始。

另外，文件指针还有几个重要的特殊位置：

• 文件起始位置（0）：文件打开后，文件指针通常位于文件起始位置，即偏移量为0的位置。
• 文件末尾位置（EOF）：表示文件的结尾，文件指针在读取到文件末尾时会自动停止读取操作。
• 文件错误位置（NULL）：在发生错误时，文件指针可能为NULL，表示无法继续操作文件。
  

在使用文件指针时，我们需要注意一些常见的问题。首先，操作文件前必须确保文件已经成功打开，并在使用完毕后及时关闭文件，以便释放资源。其次，应注意异常情况的处理，如文件不存在、权限不足等，以避免程序崩溃或产生错误结果。

2. 文件的打开和关闭

文件的打开和关闭是文件处理中非常重要的操作。在进行文件读写时，必须先打开文件，然后进行读写操作，最后再关闭文件。这样做可以避免文件资源泄漏和数据损坏等问题。在C语言中，文件的打开和关闭可以通过文件操作函数来实现。其中，常用的文件操作函数包括fopen、fclose等。下面是一个基本的文件打开和关闭的示例：

#include <stdio.h>

int main()
{
    FILE *fp;
    char filename[20];
    // 打开文件
    printf("请输入要打开的文件名：");
    scanf("%s", filename);
    fp = fopen(filename, "r");
    if (fp == NULL) {
        printf("文件打开失败！\n");
        return 1;
    }
    printf("文件打开成功！\n");
    // 文件读取或写入操作…
    // 关闭文件
    fclose(fp);
    printf("文件已关闭！\n");
    return 0;
}

上述代码中，我们首先定义了一个指向文件的指针(FILE *fp)，然后通过fopen函数打开文件。fopen函数的第一个参数是文件名或路径（字符串类型），第二个参数是打开文件的模式（字符串类型）。文件打开模式包括：

在打开文件后，我们可以进行读写操作。最后通过fclose函数关闭文件，以释放资源。如果在打开文件时出现错误，则返回的指针为NULL，需要进行错误处理。

三、文件的顺序读写

当打开文件时，可以通过指定不同的访问模式来控制文件读写的方式。在选择读写模式后，就可以使用文件指针进行读写操作。

⭕常见的读写函数有：

下面是一个示例代码，用于在文本文件中按顺序读取和写入数据：

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
    char str[255];
    if (fp == NULL) {
        printf("Error opening file\n");
        return -1;
    }

    // 读取每一行并输出
    while (fgets(str, 255, fp) != NULL) {
        printf("%s", str);
    }

    fclose(fp);

    // 向文件中写入数据
    fp = fopen("example.txt", "a");
    if (fp == NULL) {
        printf("Error opening file\n");
        return -1;
    }
    fprintf(fp, "This is a new line\n");
    fclose(fp);

    return 0;
}

该示例程序首先以只读模式打开文件 example.txt，然后使用 fgets 函数按照行读取数据并输出。接着，它再以追加模式打开同一个文件，并使用 fprintf 函数向文件中写入一行新数据。

四、文件的随机读写

1. fseek() 函数

fseek 是一个用于设置文件指针位置的函数。它的原型如下：

int fseek(FILE *stream, long offset, int origin);

参数说明：

• stream：指向要设置位置的文件流的指针。
• offset：要添加到或减去当前位置的字节数，可以是正数或负数。
• origin：用于确定 offset 如何解释的常量。可以使用以下值之一：

• SEEK_SET：从文件开头开始计算偏移量。
• SEEK_CUR：从当前位置开始计算偏移量。
• SEEK_END：从文件末尾开始计算偏移量。

返回值为 0 表示成功，非零值表示出错。

使用 fseek 可以将文件指针定位到文件中的任意位置进行读写操作。例如，要将文件指针定位到文件开头，可以使用如下代码：

FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
if (fp == NULL) {
    printf("Error opening file\n");
    return -1;
}

// 将文件指针设置到文件开头
fseek(fp, 0, SEEK_SET);

// 在此处进行读取操作

fclose(fp);

在上述代码中，我们打开了一个名为 example.txt 的文件，并将文件指针通过 fseek 函数定位到了文件的开头位置。

2. ftell() 函数

ftell 是一个用于获取文件指针当前位置的函数。它的原型如下：

long ftell(FILE* stream);

参数 stream 是指向要获取当前位置的文件流的指针。返回值是当前位置相对于文件开头的字节数（偏移量）。

以下是一个示例代码，演示了如何使用 ftell 函数获取文件指针的当前位置：

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        printf("Error opening file\n");
        return -1;
    }

    // 定位到文件第6个字节的位置
    fseek(fp, 5, SEEK_SET);

    // 获取文件指针的当前位置
    long position = ftell(fp);
    printf("Current position: %ld\n", position);

    fclose(fp);

    return 0;
}

在上述示例中，我们首先打开一个名为 example.txt 的文件，并使用 fseek 将文件指针定位到文件的第6个字节处。然后，通过调用 ftell 函数获取文件指针的当前位置，并将其打印出来。

🚨🚨注意：ftell 返回的是一个 long 类型的值，表示当前位置相对于文件开头的字节数。如果发生错误，ftell 可能会返回一个特殊的值 EOF（-1）。因此，在使用 ftell 的结果时，应该先检查是否出错。

3. rewind() 函数

rewind 是一个用于将文件指针重新定位到文件开头的函数。它的原型如下：

void rewind(FILE *stream);

参数 stream 是指向要重新定位的文件流的指针。rewind 函数会将文件指针移动到文件开头，即相当于调用 fseek(stream, 0, SEEK_SET)。

以下是一个示例代码，演示了如何使用 rewind 函数将文件指针重新定位到文件开头：

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        printf("Error opening file\n");
        return -1;
    }

    // 将文件指针重新定位到文件开头
    rewind(fp);

    // 在此处进行读取操作

    fclose(fp);

    return 0;
}

在上述示例中，我们打开一个名为 example.txt 的文件，然后使用 rewind 将文件指针重新定位到文件开头。这样，在之后的读取操作中，可以从文件的开头开始读取数据。

总结

本文介绍了 C 语言中文件操作的基础知识，包括文件类型、文件的打开和关闭、文件的顺序读写和随机读写等。文章首先将文件分为程序文件和数据文件两种类型，并简要说明了它们的区别以及命名方式。接下来，文章详细讲解了文件的打开和关闭过程，包括如何使用文件指针和相关函数打开文件、关闭文件，以及处理错误情况。在讲解完文件的基础操作后，文章介绍了文件的顺序读写和随机读写两种方式，并提供了相应的函数及示例代码进行演示。其中，随机读写部分还详细介绍了 fseek()、ftell() 和 rewind() 等函数的用法。