C语言：文件操作详解

什么是文件

文件是是计算机硬盘存储的数据的集合，它可以是文本文档，也可以是图片，程序等等。将数据存储进文件内可以很好的保存数据，方便程序员对文件的操作。

文件的类型

一般根据存储数据类型的不同可以分为二进制文件和文本文件。数据在内存中是以二进制存储的，不加任何转换的输出就是二进制文件，如果要求数据在外存以ASCII码（美国信息交换标准代码）的形式显示就是文本文件。

需要注意的是，数值型数据在外存中既可以以二进制存储，也可以以ASCII值存储，字符型数据在外存中只能以ASCII值存储，而这两者在内存中都是以二进制存储的。

文件操作

流的概念

我们程序的数据需要输出到各种外部设备，也需要从外部设备获取数据，不同的外部设备的输⼊输出操作各不相同，为了⽅便程序员对各种设备进⾏⽅便的操作，我们抽象出了流的概念，我们可以把流想象成流淌着字符的河。 C程序针对⽂件、画⾯、键盘等的数据输⼊输出操作都是通过流操作的。 ⼀般情况下，我们要想向流⾥写数据，或者从流中读取数据，都是要打开流，然后操作。

换句话说：流就是程序员与外部沟通的桥梁

同样在对文件进行操作的时候本质上也是数据的输入与输出，所以也要以流为介质，每个文件都有一个与之对应的文件信息区（也就是所谓的流），我们可以通过定义FILE*（文件指针）类型的变量实现与文件有关的操作。

标准流

C语言程序在启动时默认打开了三个流：

stdin —— 标准输入流，用于获取从键盘上输入的数据，如scanf，fscanf（后续会讲）等
stdout —— 标准输出流，将从键盘获取的数据显示在控制台（就是屏幕）上，如printf，fprintf等
stderr —— 标准错误流，将错误信息显示在控制台上

标准流可以理解为数据读取和输出都是在屏幕上进行的，而在文件操作时会用到文件流，也就是专门进行文件操作的流，通过文件流就可以使用各种函数较好的对文件进行维护。

文件操作的步骤

那么我们该如何找到文件呢？

FILE* pf=NULL;

C语言规定，所有的文件操作都是基于文件类型的指针，也就是说，通过⽂件指针变量能够间接找到与它关联的⽂件。

文件操作大概可以分为三步：

打开文件（fopen）
读/写文件
关闭文件（fclose）

代码框架如下：

VS编译环境下需要在头文件前加#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS预编译指令，因为编译器认为fopen是不安全的。

几乎所有的文件操作的都是基于这个模板开展的。
int main()
{
	//创建文件指针并打开文件
	FILE* pf = fopen("test_3_26", "r");

	//判断是否能打开文件
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");//显示报错信息
		return 1;
	}

	//文件操作(读/写)
    /*.......*/



	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;//将pf置空防止其成为野指针
	return 0;
}

接下来我们会对在文件操作中常用的函数进行讲解。

文件的打开与关闭

fopen

作用：打开指定路径下的文件。
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
参数1

const char * filename：打开文件的路径，可分为绝对路径和相对路径：

绝对路径是文件或目录在文件系统中的完整路径，从根目录开始一直到目标文件或目录的路径描述。
使用绝对路径时，需要提供完整的路径信息，包括根目录。
例如，Windows 系统中的绝对路径可能类似于 C:\Users\Username\Documents\photos，Linux 或 macOS 中的绝对路径可能类似于 /home/username/documents/photos

相对路径是相对于当前工作目录（当前所在位置）的路径。
使用相对路径时，文件或目录的位置是相对于当前位置的描述，不需要从根目录开始描述。
例如，在一个名为 documents 的文件夹中有一个子文件夹 photos，要访问 photos 文件夹可以使用相对路径 ./photos。在C程序中如果文件和main文件在同一个文件夹下，相对路径就是文件名+后缀名。

参数2

const char * mode：打开文件的方式（只需要记最常用的几种即可）

⽂件使⽤⽅式含义如果指定⽂件不存在
“r”（只读）为了输⼊数据，打开⼀个已经存在的⽂本⽂件出错
“w”（只写）为了输出数据，打开⼀个⽂本⽂件建⽴⼀个新的⽂件
“a”（追加）向⽂本⽂件尾添加数据建⽴⼀个新的⽂件
“rb”（只读）为了输⼊数据，打开⼀个⼆进制⽂件出错
“wb”（只写）为了输出数据，打开⼀个⼆进制⽂件建⽴⼀个新的⽂件
“ab”（追加）向⼀个⼆进制⽂件尾添加数据建⽴⼀个新的⽂件
“r+”（读写）为了读和写，打开⼀个⽂本⽂件出错
“w+”（读写）为了读和写，建议⼀个新的⽂件建⽴⼀个新的⽂件
“a+”（读写）打开⼀个⽂件，在⽂件尾进⾏读写建⽴⼀个新的⽂件
“rb+”（读写）为了读和写打开⼀个⼆进制⽂件出错
“wb+”（读写）为了读和写，新建⼀个新的⼆进制⽂件
建⽴⼀个新的⽂件

返回值：如果打开文件成功返回该文件的地址，打开失败返回NULL。

样例：
/*文件操作模板省略*/

FILE* pf = fopen("test_3_26", "r");//以“只读”的方式打开文件
if (pf == NULL)
{
    fclose(pf);//关闭文件
	perror("fopen");
	return 1;
}

fclose

作用：关闭参数指针指向的文件
int fclose ( FILE * stream );
参数FILE*stream：直接传入指向要关闭文件的指针即可（如上文中的pf）。

返回值：如果文件被成功关闭则返回返回0，如果失败返回非0值。

文件的顺序读写

函数名	功能	适⽤于
fgetc	字符输⼊函数	所有输⼊流
fputc	字符输出函数	所有输出流
fgets	⽂本⾏输⼊函数	所有输⼊流
fputs	⽂本⾏输出函数	所有输出流
fscanf	格式化输⼊函数	所有输⼊流
fprintf	格式化输出函数	所有输出流
fread	⼆进制输⼊	⽂件
fwrite	⼆进制输出	⽂件

对于本文来说，适用于所有流的意思是该函数既可以在标准流中进行输入或输出，也可以在文件中输入或输出，只适用于文件流代表该函数只能在文件中进行数据操作。

fgetc

作用：从文件流中获取一个字符（一次只能获取一个字符），需要注意的是每次调用fgetc函数后文件中的光标会后移读取下一个字符，直到EOF。
int fgetc ( FILE * stream );
参数：指向指定文件的指针。

返回值：如果成功读取到字符，则返回该字符的ASCII码值；如果读取失败或文件结束（EOF）返回EOF。

样例：
//读取文本文件text_3_26中的所有字符
/*文件操作模板省略*/

int ch = 0;
while ((ch = fgetc(pf)) != EOF)
{
	printf("%c\n", ch);
}
输出结果：

fputc

作用：每次向文件中写入一个字符，写入成功后光标后移。
int fputc ( int character, FILE * stream );
参数：

int character：要写入文件的字符
FILE * stream：指向要写入文件的指针

返回值：如果字符被成功写入返回被写入字符的ASCII值，如果写入失败返回EOF。

样例：
/*文件操作模板省略*/

fputc('a', pf);
fputc('b', pf);
fputc('c', pf);
fputc('d', pf);
fputc('e', pf);
输出结果：

fputs

作用：向文件中写入字符串
int fputs ( const char * str, FILE * stream );
参数：

const char * str：被写入的字符串。
FILE * stream：指向文件的指针。

返回值：成功写入返回一个非负值，写入失败返回EOF。

样例：

在多次调用fputs函数时如果不加'\n'修饰，字符串会在上次光标停留处继续打印在同一行，在字符串后加上'\n'才会换行输出。

不加'\n'
fputs("hello world", pf);
fputs("hello world", pf);
运行结果：

加'\n'
fputs("hello world\n", pf);
fputs("hello world", pf);
运行结果：

fgets

作用：从文件中最多读取num-1个字符并存入字符串，并在字符串结尾加上'\0'（第num个字符）
char * fgets ( char * str, int num, FILE * stream );
参数：

char * str：指向从文件中读取的字符串的字符指针。
int num：最多从文件中读取的num-1个字符，第num位放'\0'。

返回值：成功后，该函数返回 str。如果在尝试读取字符时遇到文件末尾，返回NULL。如果在读取任何字符之前发生这种情况，则返回的指针为空指针NULL（并且 str 的内容保持不变）。如果发生读取错误，则报错，并返回空指针NULL（但 str 指向的内容可能已更改）。

样例：
char arr[10] = { 0 };
fgets(arr, 10, pf);
        fgets只能读取在同一行的字符，而且如果条件允许'\n'也会读取进来，但是不会换行的读取。

读取文件中的全部数据：
/*文件操作模板省略*/

char arr[20] = { 0 };
while (fgets(arr, 20, pf) != NULL)//读取到文件末尾返回NULL
{
	printf("%s", arr);
}
运行结果：

fscanf

作用：从文件中读取格式化的数据。
int fscanf ( FILE * stream, const char * format, ... );
参数：

FILE * stream：打开文件的指针。
参数数量不固定，根据变量类型和数量而定

返回值：成功后，该函数返回成功填充的参数列表的项数。也可能由于匹配失败、读取错误或文件末尾的范围而更少（甚至为零）。如果在读取时发生读取错误或到达文件末尾，报错。而且，如果在成功读取任何数据之前发生任何情况，则返回 EOF。

样例：
struct Student
{
	int age;
	char name[20];
	float score;
};

/*文件操作模板省略*/

struct Student s = { 0 };
fscanf(pf, "%s %d %f", s.name, &(s.age), &(s.score));//从文件中获取数据

printf("%s %d %.1f", s.name, s.age, s.score);
运行结果：

fprintf

作用：向文件中写入格式化数据（以文本的形式）
int fprintf ( FILE * stream, const char * format, ... );
参数：

FILE * stream：指定的文件指针
const char * format, ...对应向文件中输出的数据的类型

返回值：成功后，将返回写入的字符总数。如果发生写入错误，则返回负数。

样例：
struct Student
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};

/*文件操作模板省略*/
//FILE* pf = fopen("test_3_26.txt", "w+");//打开方式修改为"w+"


struct Student s = {"张三",18,65.5};
fprintf(pf, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);
运行结果：

fwrite

作用：以二进制的的形式向文件中写入
size_t fwrite ( const void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );
参数：

const void * ptr：指向被写入元素内存块的指针。
size_t size：被写入元素的数据类型。
size_t count：写入元素的个数。
FILE * stream：文件指针。

返回值：返回成功写入的元素总数。如果此数字与 count 参数不同，则写入错误会阻止函数完成。如果 size 或 count 为零，则函数返回零。

样例：
/*文件操作模板省略*/
//FILE* pf = fopen("test_3_26.txt", "rb");//以"rb"打开文件

int arr1[5] = { 1,2,3,4,5 };
int arr2[5] = { 0 };
fwrite(arr1, sizeof(arr1[0]), 5, pf);//以二进制形式写入
运行结果：

以二进制形式输入的数据我们是看不懂的，需要搭配fread函数（见后文）读出来。

fread

作用：以二进制的形式从文件中读取数据（只适用于文件流）。
size_t fread ( void * ptr, size_t size, size_t count, FILE * stream );
参数：

void * ptr：从文件中读取的数据放在ptr中。
size_t size：读取数据类型的大小。
size_t count：读取元素的个数。
FILE * stream：文件指针。

返回值：返回成功读取的元素总数。如果此数字与 count 参数不同，则表示读取时发生读取错误或到达文件末尾。如果 size 或 count 为零，则该函数返回零。

样例：
/*文件操作模板省略*/
//FILE* pf = fopen("test_3_26.txt", "rb");//以"rb"打开文件

int arr1[5] = { 1,2,3,4,5 };
int arr2[5] = { 0 };
fread(arr2, sizeof(arr2[0]), 5, pf);//以二进制形式读取
for (int i = 0; i < 5; i++)
	printf("%d ", arr2[i]);
运行结果：

文件的随机读写

fseek

作用： 根据⽂件指针的位置和偏移量来定位⽂件指针。
int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );
参数：

FILE * stream：文件指针。
long int offset：相对于起始位置的偏移量。
int origin：起始位置。

第三个参数起始位置一共有三种类型

参数文件指针的起始位置
SEEK_SET 文件开头
SEEK_CUR 文件指针的当前位置
SEEK_END
文件末尾

返回值：如果成功，该函数将返回零。否则返回非零值。

样例：

当参数origin位SEEK_END时，此时的偏移量应为负值。

偏移量位正或0
/*文件操作模板省略*/
//FILE* pf = fopen("test_3_26.txt", "r");//以"r"打开文件

int ch1 = fgetc(pf);//a
int ch2 = fgetc(pf);//b
int ch3 = fgetc(pf);//c
printf("%c %c %c\n", ch1, ch2, ch3);

fseek(pf, 0, SEEK_SET);//相对于文件开头偏移0个单位

int ch4 = fgetc(pf);//a
printf("%c\n", ch4);
运行结果：

偏移量为负
/*文件操作模板省略*/

int ch1 = fgetc(pf);//a
int ch2 = fgetc(pf);//b
int ch3 = fgetc(pf);//c
printf("%c %c %c\n", ch1, ch2, ch3);

fseek(pf, -1, SEEK_END);//相对于文件末尾偏移1个单位

int ch4 = fgetc(pf);//g
printf("%c\n", ch4);
运行结果：

ftell

作用： 返回⽂件指针相对于文件开头的偏移量。（fseek函数可以规定字符指针的位置，见前文）
long int ftell ( FILE * stream );
参数：FILE * stream：文件指针。

返回值：文件指针相对于文件开头的偏移量。

样例：

当文件指针位于文件末尾时，ftell的返回值就是该文件中所有的字符数。
/*文件操作模板省略*/
fseek(pf, 0, SEEK_END);//文件末尾
printf("%d\n", ftell(pf));
运行结果：

rewind

作用：将文件指针的位置设置为开头。
void rewind ( FILE * stream );
参数：FILE * stream：文件指针。

样例：
/*文件操作模板省略*/
int ch1 = fgetc(pf);//a
int ch2 = fgetc(pf);//b
int ch3 = fgetc(pf);//c
printf("%c %c %c\n", ch1, ch2, ch3);

rewind(pf);

int ch4 = fgetc(pf);//a
printf("%c\n", ch4);
运行结果：

文件读取结束的判定

feof 的作⽤是：当⽂件读取结束的时候，判断是读取结束的原因是否是：遇到⽂件尾结束。

1. ⽂本⽂件读取是否结束，判断返回值是否为 EOF （ fgetc ），或者 NULL （ fgets ）

例如：

• fgetc 判断是否为 EOF .

• fgets 判断返回值是否为 NULL .

2. ⼆进制⽂件的读取结束判断，判断返回值是否⼩于实际要读的个数。

例如：

• fread判断返回值是否⼩于实际要读的个数。

⽂件使⽤⽅式	含义	如果指定⽂件不存在
“r”（只读）	为了输⼊数据，打开⼀个已经存在的⽂本⽂件	出错
“w”（只写）	为了输出数据，打开⼀个⽂本⽂件	建⽴⼀个新的⽂件
“a”（追加）	向⽂本⽂件尾添加数据	建⽴⼀个新的⽂件
“rb”（只读）	为了输⼊数据，打开⼀个⼆进制⽂件	出错
“wb”（只写）	为了输出数据，打开⼀个⼆进制⽂件	建⽴⼀个新的⽂件
“ab”（追加）	向⼀个⼆进制⽂件尾添加数据	建⽴⼀个新的⽂件
“r+”（读写）	为了读和写，打开⼀个⽂本⽂件	出错
“w+”（读写）	为了读和写，建议⼀个新的⽂件	建⽴⼀个新的⽂件
“a+”（读写）	打开⼀个⽂件，在⽂件尾进⾏读写	建⽴⼀个新的⽂件
“rb+”（读写）	为了读和写打开⼀个⼆进制⽂件	出错
“wb+”（读写）	为了读和写，新建⼀个新的⼆进制⽂件	建⽴⼀个新的⽂件

参数	文件指针的起始位置
SEEK_SET	文件开头
SEEK_CUR	文件指针的当前位置
SEEK_END	文件末尾