如何进行文件的读取和写入操作？

C语言文件的读取和写入操作详解

文件操作是C语言中常见的任务之一，它允许你从文件中读取数据并将数据写入文件。无论是处理文本文件还是二进制文件，文件操作在程序中都是非常重要的。在本文中，我们将深入探讨如何进行文件的读取和写入操作，包括文本文件和二进制文件的处理。

第一部分：打开和关闭文件

在进行文件读取和写入之前，首先需要打开文件。打开文件是使用 fopen() 函数完成的。该函数的一般形式如下：

FILE *fptr; // 文件指针
fptr = fopen("filename", "mode");

filename 是要打开的文件的名称，可以是相对路径或绝对路径。
mode 是打开文件的模式，它指定文件是用于读取、写入还是追加等。常见的模式包括：
- "r"：只读模式（读取文件内容）。
- "w"：写入模式（创建新文件或截断已有文件）。
- "a"：追加模式（在已有文件末尾添加内容）。
- "rb"：二进制只读模式（读取二进制文件内容）。
- "wb"：二进制写入模式（创建新的二进制文件或截断已有文件）。
- "ab"：二进制追加模式（在已有二进制文件末尾添加内容）。

打开文件后，如果操作完成或程序不再需要访问该文件，应使用 fclose() 函数关闭文件。关闭文件有助于释放系统资源，并确保文件操作的一致性。

fclose(fptr);

以下是一个示例，演示如何打开和关闭文件：

#include <stdio.h>int main() {FILE *fptr; // 文件指针fptr = fopen("example.txt", "w"); // 打开文件以写入模式if (fptr == NULL) {printf("文件打开失败\n");return 1;}// 在文件中写入数据fprintf(fptr, "这是一个示例文件\n");fprintf(fptr, "用于演示文件操作\n");// 关闭文件fclose(fptr);printf("文件已成功写入并关闭\n");return 0;
}

第二部分：文本文件的读取和写入

2.1 文本文件的写入

打开文本文件后，可以使用 fprintf() 函数将数据写入文件。这个函数的使用方法与 printf() 函数类似，只是它将数据写入文件而不是屏幕。

以下是一个示例，演示如何将文本数据写入文件：

#include <stdio.h>int main() {FILE *fptr; // 文件指针fptr = fopen("example.txt", "w"); // 打开文件以写入模式if (fptr == NULL) {printf("文件打开失败\n");return 1;}// 在文件中写入数据fprintf(fptr, "这是一个示例文件\n");fprintf(fptr, "用于演示文件操作\n");// 关闭文件fclose(fptr);printf("文件已成功写入并关闭\n");return 0;
}

在上面的示例中，我们首先打开了一个名为 "example.txt" 的文件以写入模式，然后使用 fprintf() 函数将文本数据写入文件，最后关闭了文件。

2.2 文本文件的读取

要从文本文件中读取数据，可以使用 fscanf() 函数。这个函数的使用方法类似于 scanf() 函数，但它从文件中读取数据而不是从键盘输入。

以下是一个示例，演示如何从文本文件中读取数据：

#include <stdio.h>int main() {FILE *fptr; // 文件指针char data[100]; // 存储读取的数据的数组fptr = fopen("example.txt", "r"); // 打开文件以只读模式if (fptr == NULL) {printf("文件打开失败\n");return 1;}// 从文件中读取数据while (fscanf(fptr, "%s", data) != EOF) {printf("%s ", data); // 打印读取的数据}// 关闭文件fclose(fptr);return 0;
}

在上面的示例中，我们首先打开了名为 "example.txt" 的文件以只读模式，然后使用 fscanf() 函数从文件中读取数据，最后关闭了文件。

2.3 逐行读取文本文件

有时候，你可能需要逐行读取文本文件。为了实现这一点，你可以使用 fgets() 函数，它可以从文件中读取一行文本。

以下是一个示例，演示如何逐行读取文本文件：

#include <stdio.h>int main() {FILE *fptr; // 文件指针char line[100]; // 存储读取的一行数据的数组fptr = fopen("example.txt", "r"); // 打开文件以只读模式if (fptr == NULL) {printf("文件打开失败\n");return 1;}// 逐行读取文件while (fgets(line, sizeof(line), fptr) != NULL) {printf("%s", line); // 打印读取的一行数据}// 关闭文件fclose(fptr);return 0;
}

在上面的示例中，我们使用 fgets() 函数逐行读取文件，并将每行的内容打印到屏幕上。

第三部分：二进制文件的读取和写入

3.1 二进制文件的写入

与文本文件不同，二进制文件以字节为单位进行操作。你可以使用 fwrite() 函数将二进制数据写入文件。

以下是一个示例，演示如何将二进制数据写入文件：

#include <stdio.h>int main() {FILE *fptr; // 文件指针int data[5] = {10, 20, 30, 40, 50}; // 一些整数数据fptr = fopen("binary_data.dat", "wb"); // 以二进制写入模式打开文件if (fptr == NULL) {printf("文件打开失败\n");return 1;}// 写入二进制数据fwrite(data, sizeof(int), 5, fptr);// 关闭文件fclose(fptr);printf("二进制文件已成功写入并关闭\n");return 0;
}

在上面的示例中，我们首先打开了一个名为 "binary_data.dat" 的文件以二进制写入模式，然后使用 fwrite() 函数将整数数组写入文件，最后关闭了文件。

3.2 二进制文件的读取

要从二进制文件中读取数据，可以使用 fread() 函数。

以下是一个示例，演示如何从二进制文件中读取数据：

#include <stdio.h>int main() {FILE *fptr; // 文件指针int data[5]; // 存储读取的整数数据的数组fptr = fopen("binary_data.dat", "rb"); // 以二进制只读模式打开文件if (fptr == NULL) {printf("文件打开失败\n");return 1;}// 从文件中读取二进制数据fread(data, sizeof(int), 5, fptr);// 关闭文件fclose(fptr);// 打印读取的数据for (int i = 0; i < 5; i++) {printf("%d ", data[i]);}return 0;
}

在上面的示例中，我们首先打开了名为 "binary_data.dat" 的文件以二进制只读模式，然后使用 fread() 函数从文件中读取整数数组，最后关闭了文件并打印读取的数据。

第四部分：文件指针位置

在进行文件读取和写入操作时，文件指针是一个重要的概念。文件指针指示了文件中当前读取或写入的位置。默认情况下，文件指针位于文件的开头，但你可以使用 fseek() 函数来设置文件指针的位置。

4.1 设置文件指针位置

fseek() 函数用于设置文件指针的位置。它的一般形式如下：

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

stream 是文件指针。
offset 是要设置的偏移量，可以是正数、负数或零，表示相对于 origin 的偏移。
origin 可以是以下值之一：
- SEEK_SET：从文件开头开始偏移。
- SEEK_CUR：从当前位置开始偏移。
- SEEK_END：从文件末尾开始偏移。

以下是一个示例，演示如何使用 fseek() 设置文件指针位置：

#include <stdio.h>int main() {FILE *fptr; // 文件指针char ch;fptr = fopen("example.txt", "r"); // 打开文件以只读模式if (fptr == NULL) {printf("文件打开失败\n");return 1;}// 设置文件指针位置到第三个字符处fseek(fptr, 2, SEEK_SET);// 读取并打印文件指针位置后的字符ch = fgetc(fptr);printf("当前位置的字符: %c\n", ch);// 关闭文件fclose(fptr);return 0;
}

在上面的示例中，我们使用 fseek() 将文件指针位置设置为从文件开头偏移两个字符的位置，然后使用 fgetc() 读取并打印了该位置处的字符。

4.2 获取文件指针位置

要获取文件指针当前的位置，可以使用 ftell() 函数。这个函数返回当前位置相对于文件开头的偏移量。

以下是一个示例，演示如何使用 ftell() 获取文件指针位置：

#include <stdio.h>int main() {FILE *fptr; // 文件指针long position;fptr = fopen("example.txt", "r"); // 打开文件以只读模式if (fptr == NULL) {printf("文件打开失败\n");return 1;}// 获取文件指针位置position = ftell(fptr);printf("当前位置相对于文件开头的偏移量: %ld\n", position);// 关闭文件fclose(fptr);return 0;
}

在上面的示例中，我们使用 ftell() 获取了文件指针当前的位置，并打印了偏移量。

第五部分：错误处理

在文件操作中，错误处理是非常重要的，因为文件操作可能会失败，例如文件不存在或没有读写权限。为了处理这些情况，你可以使用 feof() 和 ferror() 函数来检查文件的结束和错误状态。

feof() 函数检查文件是否已达到文件末尾。如果已经到达文件末尾，它返回非零值，否则返回零。
ferror() 函数检查文件的错误状态。如果发生错误，它返回非零值，否则返回零。

以下是一个示例，演示如何使用 feof() 和 ferror() 进行错误处理：

#include <stdio.h>int main() {FILE *fptr; // 文件指针char ch;fptr = fopen("nonexistent.txt", "r"); // 打开不存在的文件以只读模式if (fptr == NULL) {printf("文件打开失败\n");return 1;}// 读取文件内容while ((ch = fgetc(fptr)) != EOF) {putchar(ch);}// 检查文件状态if (feof(fptr)) {printf("已达文件末尾\n");}if (ferror(fptr)) {printf("发生文件错误\n");}// 关闭文件fclose(fptr);return 0;
}

在上面的示例中，我们尝试打开一个不存在的文件，然后使用 feof() 和 ferror() 检查文件状态。由于文件不存在，fptr 将为 NULL，并且 feof(fptr) 返回非零值，ferror(fptr) 返回零。