初出茅庐的小李博客之C语言文件操作

C语言文件操作

在C语言中，文件操作主要是通过标准库函数来实现的。

今天有时间就来学习下一些常用的文件操作函数：

C 语言提供了一个 FILE 数据结构，记录了操作一个文件所需要的信息。该结构定义在头文件stdio.h，所有文件操作函数都要通过这个数据结构，获取文件信息。

struct _iobuf 
{char *_ptr;      // 指向缓冲区当前位置的指针int _cnt;        // 缓冲区中剩余的字节数char *_base;     // 指向缓冲区起始位置的指针int _flag;       // 文件状态标志（如错误、文件结束等）int _file;       // 文件描述符或句柄int _charbuf;    // 用于单字符缓冲int _bufsiz;     // 缓冲区大小char *_tmpfname; // 临时文件名指针（如果有）
};
typedef struct _iobuf FILE;  // 将结构体重命名为 FILE 类型

什么是文件指针：

开始操作一个文件之前，就要定义一个指向该文件的 FILE 指针，相当于获取一块内存区域，用来保存文件信息。

定义方式：

FILE* fp;

fopen()函数用来打开文件。所有文件操作的第一步，都是使用fopen()打开指定文件。这个函数的原型定义在头文件stdio.h

FILE* fopen(char* filename, char* mode);

它接受两个参数。第一个参数是文件名(可以包含路径)，第二个参数是模式字符串，指定对文件执行的操作，比如下面的例子中，r表示以读取模式打开文件;

第一次运行如果没有这个文件，程序会提示错误。如下所示，所以要想以只读的形式打开这个文件那么这样文件要事先存在。我在桌面手动创建了这个文件。再次试验就可以成果打开。

第一次打开出错：
在这里插入图片描述

第二次打开正常：
在这里插入图片描述

打开文件之后我们试着用fread()来读取文件信息。

fread()函数用于一次性从文件读取较大的数据块，主要用途是将文件内容读入一个数组，适合读取二进制数据。它的原型定义在头文件stdio.h。

size_t fread(void* ptr, size_t size,size_t nmemb,FILE* fp);

它接受四个参数

ptr：数组地址。
size：每个数组成员的大小，单位为字节。
nmemb：数组的成员数量。
fp：文件指针。

读取字节数可以用一个变量来接收，

// 从文件中读取数据
BytesRead = fread(buffer, sizeof(char), sizeof(buffer) - 1, fp);
printf("读到字节数BytesRead = %d\r\n",BytesRead);

在这里插入图片描述

读取数据时候有可能遇到文件为空的情况，这时候就需要检查是不是文件末尾。检查是否到文件末尾函数是feof

feof 是 C 标准库中的一个函数，用于检查文件是否已到达文件末尾（EOF，End of File）。它通常与文件读写函数（如 fread、fgets 等）一起使用，以便在读取文件时检测到文件末尾。

`feof` 函数原型

int feof(FILE *stream);

参数解释

stream：指向 FILE 结构的文件指针。

返回值

如果文件指针已到达文件末尾，则返回非零值（真）。
否则，返回零（假）。

如果文本文件里面的内容是空的、那么读取到的数据字节数据应该是0。如图所示。

在这里插入图片描述

现在我试着网文件里写入一些信息。再尝试去读取信息

写入的信息是

This is a test txt.
Hello world!
end

编写读取数据到buffer的代码

    BytesRead = fread(buffer, sizeof(char), sizeof(buffer) - 1, fp);printf("读到字节数BytesRead = %d\r\n",BytesRead);if (BytesRead == 0){if (feof(fp))//文件到达末尾返回非零的真值 {printf("空文件、到达文件末尾\n");}else if (ferror(fp)){perror("没读到数据、读取文件时出错");}fclose(fp);return -1;}buffer[BytesRead] = '\0';printf("文件内容: %s\n", buffer);

读取信息入下所示：

打开文件时正常: No error
读到字节数BytesRead = 36
文件内容:
This is a test txt.
Hello world!
end
--------------------------------
Process exited after 0.04219 seconds with return value 0
请按任意键继续. . .

在这里插入图片描述

fclose 是 C 标准库中的一个函数，用于关闭已经打开的文件。关闭文件可以释放与该文件相关的资源，并确保所有缓冲区中的数据被写入文件。

`fclose` 函数原型

int fclose(FILE *stream);

参数解释

stream：指向 FILE 结构的文件指针，该文件指针指向要关闭的文件。

返回值

如果成功关闭文件，返回0。
如果发生错误，返回 EOF（通常为 -1）

完整的代码如下：

#include <stdio.h>int main(void)
{FILE *fp;         // 定义一个 FILE 类型的指针char buffer[256]; // 定义一个缓冲区用于存储读取的数据size_t BytesRead; // 定义读取到多少个字节// 打开一个文件用于读取fp = fopen("example.txt", "r");if (fp == NULL){perror("打开文件时出错");return -1;}else{printf("打开文件正常\r\n");}// 从文件中读取数据BytesRead = fread(buffer, sizeof(char), sizeof(buffer) - 1, fp);printf("读到字节数 BytesRead = %zu\r\n", BytesRead);if (BytesRead == 0){if (feof(fp)) // 文件到达末尾返回非零的真值{printf("空文件或到达文件末尾\r\n");}else if (ferror(fp)){perror("没读到数据，读取文件时出错");}fclose(fp);return -1;}// 为缓冲区添加字符串结束符buffer[BytesRead] = '\0';printf("文件内容:\r\n%s\r\n", buffer);// 关闭文件if (fclose(fp) == 0) // fclose 关闭成功返回0，关闭失败返回EOF{printf("成功关闭文件\r\n");}else{perror("关闭文件时出错");}return 0;
}

补充说明：EOF

C 语言的文件操作函数的设计是，如果遇到文件结尾，就返回一个特殊值。程序接收到这个特殊值，就知道已经到达文件结尾了。

头文件stdio.h为这个特殊值定义了一个宏EOF（end of file 的缩写），它的值一般是-1。这是因为从文件读取的二进制值，不管作为无符号数字解释，还是作为 ASCII 码解释，都不可能是负值，所以可以很安全地返回-1，不会跟文件本身的数据相冲突。

需要注意的是，不像字符串结尾真的存储了\0这个值，EOF并不存储在文件结尾，文件中并不存在这个值，完全是文件操作函数发现到达了文件结尾，而返回这个值。

fopen打开文件模式可能情况

以下是 fopen 函数的所有可能模式及其详细解释，包括注意事项：

模式	模式说明	文件指针位置	文件存在	文件不存在	读操作	写操作	注意事项
r	读模式	文件开始	读取文件	返回 NULL	允许	不允许	文件必须存在，否则返回 NULL。
w	写模式	文件开始	文件内容被清空	创建新文件	不允许	允许	打开时会清空文件内容。
a	追加写模式	文件末尾	文件末尾追加	创建新文件	不允许	允许	写操作总是在文件末尾。
r+	读写模式	文件开始	读取和写入	返回 NULL	允许	允许	文件必须存在，否则返回 NULL。
w+	读写模式	文件开始	文件内容被清空	创建新文件	允许	允许	打开时会清空文件内容。
a+	读写模式	文件末尾	读取和追加	创建新文件	允许	允许	写操作总是在文件末尾。

注意事项

r 模式：
- 只读模式，如果文件不存在，返回 NULL。因此在打开文件后，必须检查文件指针是否为 NULL。
w 模式：
- 只写模式，打开文件时会清空文件内容。如果文件不存在，则创建新文件。这种模式不允许读取文件内容。
a 模式：
- 追加写模式，文件指针总是指向文件末尾。即使使用 fseek 移动文件指针，写入操作仍会在文件末尾。如果文件不存在，则创建新文件。这种模式不允许读取文件内容。
r+ 模式：
- 读写模式，文件指针指向文件开始，允许读取和写入。如果文件不存在，返回 NULL。因此在打开文件后，必须检查文件指针是否为 NULL。
w+ 模式：
- 读写模式，打开文件时会清空文件内容，文件指针指向文件开始。如果文件不存在，则创建新文件。这种模式允许读取和写入，但注意文件内容会被清空。
a+ 模式：
- 读写模式，文件指针指向文件末尾，允许读取和追加。如果文件不存在，则创建新文件。尽管可以读取文件内容，但写操作总是在文件末尾。

示例代码

以下是如何使用这些模式打开文件的示例代码：

#include <stdio.h>void open_file(const char *filename, const char *mode) 
{FILE *fp = fopen(filename, mode);if (fp == NULL) {perror("打开文件失败");return;}printf("以模式 '%s' 成功打开文件\r\n", mode);// 关闭文件if (fclose(fp) == 0) // fclose 关闭成功返回0，关闭失败返回EOF{printf("成功关闭文件\r\n");}else{perror("关闭文件时出错");}
}int main(void) 
{open_file("example_r.txt", "r");open_file("example_w.txt", "w");open_file("example_a.txt", "a");open_file("example_r+.txt", "r+");open_file("example_w+.txt", "w+");open_file("example_a+.txt", "a+");return 0;
}