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发布于 2024-12-03 / 3 阅读
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C语言中的文件操作详解

C语言中的文件操作详解

在C语言中,文件操作是处理持久化数据的基础技能,广泛应用于数据存储、配置管理、日志记录等多种场景。C标准库提供了一套丰富的函数用于文件的打开、读取、写入、关闭及错误处理等操作。本文将详细讲解C语言中的文件操作,包括文件的打开与关闭、读取与写入、多种读取方式、错误处理机制以及文件操作的最佳实践。


目录

  1. 文件操作的基本概念
  2. 文件的打开与关闭
  3. 文件的读取操作
  4. 文件的写入操作
  5. 文件定位与跳转
  6. 缓冲区管理
  7. 错误处理
  8. 文件操作的读取方式比较
  9. 文件操作的安全性考虑
  10. 示例代码
  11. 总结

1. 文件操作的基本概念

在C语言中,文件被视为一系列字节,可以进行读写操作。文件操作依赖于标准库 <stdio.h> 中定义的 FILE 结构体和相关函数。常见的文件操作包括:

  • 打开文件:创建或打开一个文件以进行读写。
  • 读取文件:从文件中获取数据。
  • 写入文件:向文件中写入数据。
  • 关闭文件:释放文件资源,确保数据完整性。

2. 文件的打开与关闭

2.1 fopen 函数

fopen 函数用于打开一个文件,并返回一个指向 FILE 对象的指针,该对象用于后续的文件操作。

  • 原型

    FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
    
  • 参数

    • filename:要打开的文件名,可以包含路径。
    • mode:文件打开模式,指定读写权限。
  • 返回值

    • 成功时,返回指向 FILE 对象的指针。
    • 失败时,返回 NULL
  • 常用模式

    模式 说明
    "r" 以只读模式打开文件,文件必须存在。
    "w" 以写入模式打开文件,若文件存在则清空,不存在则创建。
    "a" 以追加模式打开文件,写入的数据将追加到文件末尾,不存在则创建。
    "r+" 以读写模式打开文件,文件必须存在。
    "w+" 以读写模式打开文件,若文件存在则清空,不存在则创建。
    "a+" 以读写追加模式打开文件,写入的数据将追加到文件末尾,不存在则创建。
    "rb", "wb", etc. 以二进制模式打开文件,与文本模式相对应。
  • 示例

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main() {
        FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
        if (fp == NULL) {
            perror("Error opening file");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        // 文件操作...
    
        fclose(fp);
        return EXIT_SUCCESS;
    }
    

2.2 fclose 函数

fclose 函数用于关闭已打开的文件,并释放与之关联的资源。

  • 原型

    int fclose(FILE *stream);
    
  • 参数

    • stream:指向要关闭的 FILE 对象的指针。
  • 返回值

    • 成功时,返回 0
    • 失败时,返回 EOF,并设置 errno
  • 示例

    fclose(fp);
    

3. 文件的读取操作

C语言提供了多种读取文件的方法,适用于不同的需求。主要包括逐字符读取、逐行读取、块读取和格式化读取。

3.1 逐字符读取:fgetc

fgetc 函数从文件中读取一个字符。

  • 原型

    int fgetc(FILE *stream);
    
  • 参数

    • stream:指向 FILE 对象的指针。
  • 返回值

    • 成功时,返回读取的字符(以 unsigned char 转换为 int)。
    • 失败或到达文件末尾,返回 EOF
  • 示例

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main() {
        FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
        if (fp == NULL) {
            perror("Error opening file");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        int ch;
        while ((ch = fgetc(fp)) != EOF) {
            putchar(ch);
        }
    
        fclose(fp);
        return EXIT_SUCCESS;
    }
    

3.2 逐行读取:fgets

fgets 函数从文件中读取一行,直到换行符或达到指定字符数。

  • 原型

    char *fgets(char *str, int n, FILE *stream);
    
  • 参数

    • str:存储读取内容的字符数组。
    • n:要读取的最大字符数(包括终止符)。
    • stream:指向 FILE 对象的指针。
  • 返回值

    • 成功时,返回指向 str 的指针。
    • 失败或到达文件末尾,返回 NULL
  • 示例

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main() {
        FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
        if (fp == NULL) {
            perror("Error opening file");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        char buffer[256];
        while (fgets(buffer, sizeof(buffer), fp) != NULL) {
            printf("%s", buffer);
        }
    
        fclose(fp);
        return EXIT_SUCCESS;
    }
    

3.3 块读取:fread

fread 函数从文件中读取指定数量的元素到缓冲区,适用于二进制文件操作。

  • 原型

    size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
    
  • 参数

    • ptr:指向存储读取数据的缓冲区。
    • size:每个元素的字节数。
    • nmemb:要读取的元素数量。
    • stream:指向 FILE 对象的指针。
  • 返回值

    • 成功时,返回读取的元素数量。
    • 失败或到达文件末尾,返回实际读取的元素数量。
  • 示例

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    typedef struct {
        int id;
        char name[50];
    } Record;
    
    int main() {
        FILE *fp = fopen("data.bin", "rb");
        if (fp == NULL) {
            perror("Error opening file");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        Record rec;
        while (fread(&rec, sizeof(Record), 1, fp) == 1) {
            printf("ID: %d, Name: %s\n", rec.id, rec.name);
        }
    
        fclose(fp);
        return EXIT_SUCCESS;
    }
    

3.4 格式化读取:fscanf

fscanf 函数按照指定格式从文件中读取数据,类似于 scanf 从标准输入读取数据。

  • 原型

    int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);
    
  • 参数

    • stream:指向 FILE 对象的指针。
    • format:格式字符串,指定读取数据的格式。
    • ...:指向存储读取数据的变量的指针。
  • 返回值

    • 成功时,返回成功读取的项数。
    • 失败或到达文件末尾,返回 EOF 或读取的项数。
  • 示例

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main() {
        FILE *fp = fopen("data.txt", "r");
        if (fp == NULL) {
            perror("Error opening file");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        int id;
        char name[50];
        while (fscanf(fp, "%d %49s", &id, name) == 2) {
            printf("ID: %d, Name: %s\n", id, name);
        }
    
        fclose(fp);
        return EXIT_SUCCESS;
    }
    

4. 文件的写入操作

C语言同样提供了多种写入文件的方法,适用于不同的需求,包括逐字符写入、逐行写入、块写入和格式化写入。

4.1 逐字符写入:fputc

fputc 函数向文件中写入一个字符。

  • 原型

    int fputc(int char, FILE *stream);
    
  • 参数

    • char:要写入的字符(以 unsigned char 转换为 int)。
    • stream:指向 FILE 对象的指针。
  • 返回值

    • 成功时,返回写入的字符。
    • 失败时,返回 EOF
  • 示例

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main() {
        FILE *fp = fopen("output.txt", "w");
        if (fp == NULL) {
            perror("Error opening file");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        char *text = "Hello, World!\n";
        while (*text) {
            if (fputc(*text, fp) == EOF) {
                perror("Error writing to file");
                fclose(fp);
                return EXIT_FAILURE;
            }
            text++;
        }
    
        fclose(fp);
        return EXIT_SUCCESS;
    }
    

4.2 逐行写入:fputs

fputs 函数将一个字符串写入文件,不包括终止的 '\0'

  • 原型

    int fputs(const char *str, FILE *stream);
    
  • 参数

    • str:要写入的字符串。
    • stream:指向 FILE 对象的指针。
  • 返回值

    • 成功时,返回非负数。
    • 失败时,返回 EOF
  • 示例

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main() {
        FILE *fp = fopen("output.txt", "w");
        if (fp == NULL) {
            perror("Error opening file");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        char *lines[] = {"First line.\n", "Second line.\n", "Third line.\n"};
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            if (fputs(lines[i], fp) == EOF) {
                perror("Error writing to file");
                fclose(fp);
                return EXIT_FAILURE;
            }
        }
    
        fclose(fp);
        return EXIT_SUCCESS;
    }
    

4.3 块写入:fwrite

fwrite 函数向文件中写入指定数量的元素,适用于二进制文件操作。

  • 原型

    size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
    
  • 参数

    • ptr:指向要写入数据的缓冲区。
    • size:每个元素的字节数。
    • nmemb:要写入的元素数量。
    • stream:指向 FILE 对象的指针。
  • 返回值

    • 成功时,返回写入的元素数量。
    • 失败时,返回实际写入的元素数量。
  • 示例

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    typedef struct {
        int id;
        char name[50];
    } Record;
    
    int main() {
        FILE *fp = fopen("data.bin", "wb");
        if (fp == NULL) {
            perror("Error opening file");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        Record records[] = {
            {1, "Alice"},
            {2, "Bob"},
            {3, "Charlie"}
        };
    
        size_t elements_written = fwrite(records, sizeof(Record), 3, fp);
        if (elements_written != 3) {
            perror("Error writing to file");
            fclose(fp);
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        fclose(fp);
        return EXIT_SUCCESS;
    }
    

4.4 格式化写入:fprintf

fprintf 函数按照指定格式向文件中写入数据,类似于 printf 向标准输出写入数据。

  • 原型

    int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);
    
  • 参数

    • stream:指向 FILE 对象的指针。
    • format:格式字符串,指定写入数据的格式。
    • ...:要写入的数据。
  • 返回值

    • 成功时,返回写入的字符数。
    • 失败时,返回负数。
  • 示例

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main() {
        FILE *fp = fopen("output.txt", "w");
        if (fp == NULL) {
            perror("Error opening file");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        int id = 1;
        char name[] = "Alice";
        fprintf(fp, "ID: %d, Name: %s\n", id, name);
    
        id = 2;
        strcpy(name, "Bob");
        fprintf(fp, "ID: %d, Name: %s\n", id, name);
    
        fclose(fp);
        return EXIT_SUCCESS;
    }
    

5. 文件定位与跳转

在文件操作中,常常需要移动文件指针到文件的特定位置,以便读取或写入数据。C语言提供了多个函数来实现这一功能。

5.1 fseekftell

fseek 函数

fseek 函数用于移动文件指针到文件的指定位置。

  • 原型

    int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
    
  • 参数

    • stream:指向 FILE 对象的指针。
    • offset:相对于 whence 的偏移量。
    • whence:参考点,指定偏移量的起始位置。
  • whence 的取值

    • SEEK_SET:文件开头。
    • SEEK_CUR:当前位置。
    • SEEK_END:文件末尾。
  • 返回值

    • 成功时,返回 0
    • 失败时,返回非零值,并设置 errno
  • 示例

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main() {
        FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
        if (fp == NULL) {
            perror("Error opening file");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        // 移动到文件开头
        fseek(fp, 0, SEEK_SET);
    
        // 移动到第10个字节
        fseek(fp, 10, SEEK_SET);
    
        // 移动到文件末尾
        fseek(fp, 0, SEEK_END);
    
        fclose(fp);
        return EXIT_SUCCESS;
    }
    

ftell 函数

ftell 函数用于获取当前文件指针的位置,以字节为单位。

  • 原型

    long ftell(FILE *stream);
    
  • 参数

    • stream:指向 FILE 对象的指针。
  • 返回值

    • 成功时,返回当前文件指针的位置。
    • 失败时,返回 -1L,并设置 errno
  • 示例

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main() {
        FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
        if (fp == NULL) {
            perror("Error opening file");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        fseek(fp, 0, SEEK_END);
        long size = ftell(fp);
        if (size == -1L) {
            perror("Error telling position");
            fclose(fp);
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        printf("File size: %ld bytes\n", size);
    
        fclose(fp);
        return EXIT_SUCCESS;
    }
    

5.2 rewind 函数

rewind 函数将文件指针重新定位到文件开头,并清除文件的错误和结束标志。

  • 原型

    void rewind(FILE *stream);
    
  • 参数

    • stream:指向 FILE 对象的指针。
  • 功能

    • 相当于调用 fseek(stream, 0, SEEK_SET)
    • 同时清除错误标志和结束标志。
  • 示例

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main() {
        FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
        if (fp == NULL) {
            perror("Error opening file");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        // 移动到文件末尾
        fseek(fp, 0, SEEK_END);
        printf("File pointer moved to end.\n");
    
        // 使用 rewind 返回开头
        rewind(fp);
        printf("File pointer rewound to start.\n");
    
        fclose(fp);
        return EXIT_SUCCESS;
    }
    

6. 缓冲区管理

C语言的文件I/O函数通常使用缓冲区来提高效率。了解如何管理缓冲区有助于优化程序性能和控制数据流。

6.1 fflush 函数

fflush 函数用于刷新输出流的缓冲区,将缓冲区中的数据立即写入目标文件。

  • 原型

    int fflush(FILE *stream);
    
  • 参数

    • stream:指向 FILE 对象的指针。如果为 NULL,则刷新所有输出流的缓冲区。
  • 返回值

    • 成功时,返回 0
    • 失败时,返回 EOF,并设置 errno
  • 用途

    • 确保数据及时写入文件,特别是在程序崩溃或异常终止前。
    • 在交互式程序中,确保用户看到即时输出。
  • 示例

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main() {
        FILE *fp = fopen("output.txt", "w");
        if (fp == NULL) {
            perror("Error opening file");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        fprintf(fp, "Writing some data...");
        fflush(fp); // 确保数据写入文件
    
        // 继续其他操作...
    
        fclose(fp);
        return EXIT_SUCCESS;
    }
    

6.2 setvbuf 函数

setvbuf 函数用于设置文件流的缓冲区类型和大小。

  • 原型

    int setvbuf(FILE *stream, char *buffer, int mode, size_t size);
    
  • 参数

    • stream:指向 FILE 对象的指针。
    • buffer:指向用户提供的缓冲区。若为 NULL,则由系统自动分配。
    • mode:缓冲区模式,通常为以下之一:
      • _IONBF:无缓冲。
      • _IOLBF:行缓冲。
      • _IOFBF:全缓冲。
    • size:缓冲区大小。
  • 返回值

    • 成功时,返回 0
    • 失败时,返回非零值。
  • 示例

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main() {
        FILE *fp = fopen("output.txt", "w");
        if (fp == NULL) {
            perror("Error opening file");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        // 设置全缓冲,缓冲区大小为1024字节
        char buffer[1024];
        if (setvbuf(fp, buffer, _IOFBF, sizeof(buffer)) != 0) {
            perror("Error setting buffer");
            fclose(fp);
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        fprintf(fp, "This is a test.\n");
        // 数据不会立即写入文件,直到缓冲区满或调用 fflush
    
        fclose(fp);
        return EXIT_SUCCESS;
    }
    

7. 错误处理

在文件操作中,错误处理至关重要,以确保程序的鲁棒性和数据的完整性。C语言提供了一些函数和机制来检测和处理文件操作中的错误。

7.1 检测错误:ferror

ferror 函数用于检查文件流是否发生了错误。

  • 原型

    int ferror(FILE *stream);
    
  • 参数

    • stream:指向 FILE 对象的指针。
  • 返回值

    • 如果发生错误,返回非零值。
    • 如果没有错误,返回 0
  • 示例

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main() {
        FILE *fp = fopen("nonexistent.txt", "r");
        if (fp == NULL) {
            perror("Error opening file");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        // 进行文件操作...
    
        if (ferror(fp)) {
            perror("Error during file operation");
            fclose(fp);
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        fclose(fp);
        return EXIT_SUCCESS;
    }
    

7.2 清除错误:clearerr

clearerr 函数用于清除文件流的错误标志和文件结束标志。

  • 原型

    void clearerr(FILE *stream);
    
  • 参数

    • stream:指向 FILE 对象的指针。
  • 功能

    • 重置 ferrorfeof 的标志,使得文件流可以重新进行操作。
  • 示例

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main() {
        FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
        if (fp == NULL) {
            perror("Error opening file");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        // 读取文件直到结束
        while (fgetc(fp) != EOF);
    
        // 检查是否到达文件末尾
        if (feof(fp)) {
            printf("Reached end of file.\n");
        }
    
        // 清除文件流标志
        clearerr(fp);
    
        fclose(fp);
        return EXIT_SUCCESS;
    }
    

7.3 判断文件结束:feof

feof 函数用于检查是否已经到达文件的末尾。

  • 原型

    int feof(FILE *stream);
    
  • 参数

    • stream:指向 FILE 对象的指针。
  • 返回值

    • 如果到达文件末尾,返回非零值。
    • 否则,返回 0
  • 示例

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main() {
        FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
        if (fp == NULL) {
            perror("Error opening file");
            return EXIT_FAILURE;
        }
    
        int ch;
        while ((ch = fgetc(fp)) != EOF) {
            putchar(ch);
        }
    
        if (feof(fp)) {
            printf("\nReached end of file.\n");
        } else if (ferror(fp)) {
            perror("Error reading file");
        }
    
        fclose(fp);
        return EXIT_SUCCESS;
    }
    

8. 文件操作的读取方式比较

不同的文件读取方式适用于不同的需求。理解它们的优缺点有助于选择最合适的方法。

读取方式 函数 适用场景 优点 缺点
逐字符读取 fgetc 需要逐个处理每个字符的情况 简单、灵活 效率较低,适用于小文件或特殊处理
逐行读取 fgets 需要逐行处理文本数据 能够处理包含空格的字符串,安全性较高 需要管理缓冲区大小,可能包含换行符
块读取 fread 需要高效读取大量数据,尤其是二进制文件 高效,适合读取结构化数据 不适用于文本处理,需要自行处理数据格式
格式化读取 fscanf 需要按照特定格式读取数据 能够直接解析数据格式,方便 易受输入格式影响,安全性较低

选择建议

  • 文本文件:使用 fgets 逐行读取或 fgetc 逐字符读取。
  • 二进制文件:使用 fread 块读取。
  • 格式化数据:使用 fscanf,但需注意安全性和输入格式。

9. 文件操作的安全性考虑

C语言的文件操作函数灵活但易出错,特别是与内存相关的问题。以下是一些关键的安全性考虑和最佳实践。

9.1 避免缓冲区溢出

在读取或写入数据时,确保不会超出缓冲区的边界。

  • 使用安全函数:优先使用 fgets 而不是 gets(已被废弃)。
  • 指定长度:在使用 fgetsfscanf 时,指定最大读取长度。

示例

char buffer[100];
if (fgets(buffer, sizeof(buffer), fp) != NULL) {
    // 处理数据
}

9.2 检查函数返回值

所有文件操作函数都应检查其返回值,以确保操作成功。

  • 打开文件

    FILE *fp = fopen("file.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        perror("Error opening file");
        // 处理错误
    }
    
  • 读取文件

    if (fgets(buffer, sizeof(buffer), fp) == NULL) {
        if (feof(fp)) {
            // 到达文件末尾
        } else {
            perror("Error reading file");
        }
    }
    
  • 写入文件

    if (fputs("Hello, World!\n", fp) == EOF) {
        perror("Error writing to file");
        // 处理错误
    }
    

9.3 使用二进制模式处理二进制文件

在处理二进制文件时,应以二进制模式打开文件,避免数据被意外转换。

  • 示例

    FILE *fp = fopen("data.bin", "rb");
    if (fp == NULL) {
        perror("Error opening file");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }
    

9.4 管理文件指针

确保文件指针在使用完毕后正确关闭,避免资源泄漏。

  • 示例

    fclose(fp);
    fp = NULL; // 防止悬挂指针
    

9.5 避免使用已废弃的函数

某些文件操作函数,如 gets,已被废弃,因其安全性低。

  • 替代方法:使用 fgets 代替 gets

10. 示例代码

通过具体示例,展示C语言中各种文件操作的实际应用,包括读取、写入、错误处理和终端输出的美化。

10.1 读取文件示例

示例说明

读取文本文件中的每一行,并输出到终端。

示例代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define BUFFER_SIZE 256

int main() {
    FILE *fp = fopen("input.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        perror("Error opening file for reading");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    char buffer[BUFFER_SIZE];
    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), fp) != NULL) {
        printf("%s", buffer);
    }

    if (ferror(fp)) {
        perror("Error reading from file");
    }

    fclose(fp);
    return EXIT_SUCCESS;
}

示例输入文件 (input.txt)

Line 1: Hello, World!
Line 2: This is a test file.
Line 3: C programming is powerful.

示例输出

Line 1: Hello, World!
Line 2: This is a test file.
Line 3: C programming is powerful.

10.2 写入文件示例

示例说明

向文本文件中写入多行数据,并格式化输出。

示例代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    FILE *fp = fopen("output.txt", "w");
    if (fp == NULL) {
        perror("Error opening file for writing");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    fprintf(fp, "ID: %d, Name: %s\n", 1, "Alice");
    fprintf(fp, "ID: %d, Name: %s\n", 2, "Bob");
    fprintf(fp, "ID: %d, Name: %s\n", 3, "Charlie");

    // 检查写入是否成功
    if (ferror(fp)) {
        perror("Error writing to file");
        fclose(fp);
        return EXIT_FAILURE;
    }

    fclose(fp);
    return EXIT_SUCCESS;
}

示例输出文件 (output.txt)

ID: 1, Name: Alice
ID: 2, Name: Bob
ID: 3, Name: Charlie

10.3 错误处理示例

示例说明

演示如何在文件操作中检测并处理错误。

示例代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    // 尝试打开一个不存在的文件进行读取
    FILE *fp = fopen("nonexistent.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        perror("Error opening nonexistent.txt");
        // 根据需要进行处理,如提示用户或创建文件
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // 尝试读取文件内容
    int ch;
    while ((ch = fgetc(fp)) != EOF) {
        putchar(ch);
    }

    // 检查读取过程中是否发生错误
    if (ferror(fp)) {
        perror("Error reading from file");
        fclose(fp);
        return EXIT_FAILURE;
    }

    fclose(fp);
    return EXIT_SUCCESS;
}

示例输出

Error opening nonexistent.txt: No such file or directory

10.4 文件定位示例

示例说明

演示如何使用 fseekftell 移动文件指针并获取当前指针位置。

示例代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
    if (fp == NULL) {
        perror("Error opening file");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // 移动到文件末尾
    if (fseek(fp, 0, SEEK_END) != 0) {
        perror("Error seeking to end");
        fclose(fp);
        return EXIT_FAILURE;
    }

    // 获取文件大小
    long size = ftell(fp);
    if (size == -1L) {
        perror("Error telling position");
        fclose(fp);
        return EXIT_FAILURE;
    }

    printf("File size: %ld bytes\n", size);

    // 重新定位到文件开头
    rewind(fp);

    // 读取文件内容
    char buffer[100];
    if (fgets(buffer, sizeof(buffer), fp) != NULL) {
        printf("First line: %s", buffer);
    }

    fclose(fp);
    return EXIT_SUCCESS;
}

示例输出文件 (example.txt)

First line of the file.
Second line of the file.

示例输出

File size: 45 bytes
First line: First line of the file.

10.5 缓冲区管理示例

示例说明

演示如何使用 fflush 强制刷新输出缓冲区,确保数据及时写入文件。

示例代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    FILE *fp = fopen("buffered_output.txt", "w");
    if (fp == NULL) {
        perror("Error opening file");
        return EXIT_FAILURE;
    }

    fprintf(fp, "This is a test line without a newline.");
    // 数据尚未写入文件,因为缓冲区未满且没有换行符

    // 强制刷新缓冲区
    if (fflush(fp) != 0) {
        perror("Error flushing buffer");
        fclose(fp);
        return EXIT_FAILURE;
    }

    printf("Data has been flushed to the file.\n");

    fclose(fp);
    return EXIT_SUCCESS;
}

示例输出文件 (buffered_output.txt)

This is a test line without a newline.

示例终端输出

Data has been flushed to the file.

11. 总结

C语言中的文件操作是处理持久化数据的核心功能,掌握这些操作对于开发各种应用程序至关重要。以下是本文的关键要点总结:

  • 文件的打开与关闭

    • 使用 fopen 打开文件,并指定正确的模式(如 "r", "w", "a" 等)。
    • 使用 fclose 关闭文件,释放资源。
  • 文件的读取与写入

    • 读取
      • fgetc 逐字符读取,适用于需要逐个处理字符的情况。
      • fgets 逐行读取,适用于处理文本文件中的每一行。
      • fread 块读取,适用于高效读取大量数据或二进制文件。
      • fscanf 格式化读取,适用于按照特定格式解析数据。
    • 写入
      • fputc 逐字符写入,适用于逐个写入字符的情况。
      • fputs 逐行写入,适用于写入字符串或文本行。
      • fwrite 块写入,适用于高效写入大量数据或二进制文件。
      • fprintf 格式化写入,适用于按照特定格式输出数据。
  • 文件定位与跳转

    • 使用 fseek 移动文件指针到指定位置。
    • 使用 ftell 获取当前文件指针的位置。
    • 使用 rewind 将文件指针重置到文件开头。
  • 缓冲区管理

    • 使用 fflush 强制刷新输出缓冲区,确保数据及时写入文件。
    • 使用 setvbuf 自定义缓冲区的类型和大小,优化I/O性能。
  • 错误处理

    • 检查函数的返回值,确保文件操作成功。
    • 使用 ferror 检测文件流是否发生错误。
    • 使用 feof 判断是否到达文件末尾。
    • 使用 clearerr 清除文件流的错误标志和结束标志。
  • 文件操作的安全性

    • 避免缓冲区溢出,使用安全的字符串函数(如 fgets 代替 gets)。
    • 检查文件打开和操作的返回值,及时处理错误。
    • 使用二进制模式处理二进制文件,避免数据被意外转换。
  • 终端输出的美化

    • 使用ANSI转义码为终端输出添加颜色和格式化效果,提升用户体验。

通过深入理解和正确应用这些知识,您可以高效、安全地进行文件操作,满足各种编程需求。无论是处理简单的文本文件还是复杂的二进制数据,C语言的文件操作函数都提供了强大的支持。掌握这些技能,将为您开发稳定、可靠的C程序奠定坚实基础。

如果您有更多关于C语言文件操作或其他编程问题,欢迎继续提问!


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