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C语言学习笔记

文件操作

文件操作是C语言编程中非常基础但重要的内容。文件操作主要包括打开文件、读取文件和写入文件等功能。这些操作通常涉及到标准库函数的使用，这些函数能够帮助开发者高效地处理文件数据。

文件操作的核心函数：fopen

在C语言中，文件的读写和修改主要通过fopen函数来实现。该函数用于打开文件，返回一个文件指针，供后续的读写操作使用。理解fopen函数的使用方式，是掌握文件操作的关键。

fopen函数的函数原型为：FILE * fopen(const char *filename, const char *mode);

函数的两个主要参数：

• filename（文件路径）：可以是绝对路径或相对路径。绝对路径从根目录开始计算，相对路径则从执行程序的当前目录开始。

• mode（文件打开模式）：决定了文件的打开方式。常用的模式包括：

  "r"：只读模式，适用于需要读取文件但不修改的场景。

  "w"：写入模式，文件存在时会擦除原有内容，新内容从开头开始写入。文件不存在时会自动创建。

  "a"：写入模式，文件存在时会在文件末尾继续写入新内容。文件不存在时会自动创建。

  "r+"：读写模式，既可以读取文件内容，也可以向文件中写入新数据。

  "w+"：写入模式，与"w"类似，但允许在读写时修改文件内容。

  "a"：类似"w"，但允许在文件末尾追加写入数据。

需要注意：

• 文件打开失败时，fopen函数返回NULL。

• 文件操作完成后，一定要通过fclose函数关闭文件，以释放内存资源，并确保数据已保存到磁盘中。

二进制模式下的文件操作

除了文本模式外，C语言还支持二进制模式下的文件操作。二进制模式的文件处理方式与文本模式相似，但具体的打开模式字符略有不同。常用的二进制模式包括：

"rb"：二进制只读模式。

"wb"：二进制读写模式。

"ab"：二进制追加写入模式。

"r+b"：二进制读写模式，允许随机访问。

"w+b"：二进制读写模式，允许随机访问。

"a+b"：二进制追加写入模式，允许随机访问。

二进制模式与文本模式的主要区别在于换行符的处理。文本模式下使用的换行符是\n，而二进制模式下需要使用\r\n来表示换行。

高效文件操作：fopen_s和errno_t

在某些情况下，开发者可能需要使用带有错误码返回值的文件操作函数。fopen_s函数的函数原型为：errno_t fopen_s(FILE **pFile, const char *filename, const char *mode);

该函数与fopen的功能一致，但返回值是一个整数类型，表示错误码。成功打开文件时返回0，错误时返回相应的错误代码。这种方式可以让开发者更方便地判断文件操作的结果，并结合 strerror函数查看错误信息。

高效读写数据：fwrite

在文件操作中，除了fopen函数外，fwrite函数是读写数据的核心工具。它用于将数据块写入文件中。函数原型为：size_t fwrite(const void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream);

函数参数说明：

• buffer（数据缓冲区）：存储要写入文件的数据。

• size（数据单元大小）：每个数据单元的大小。

• count（写入的数据单元数量）：决定要写入多少个数据单元。

• stream（文件指针）：用于指定要写入的文件。

注意事项：

• 文件打开后，一定要通过fclose函数关闭文件，否则可能导致内存泄漏。

• 在使用fwrite函数时，需要确保缓冲区内的数据是可读的。如果文件操作失败，需要检查错误信息。

• 在文本模式下，换行符会自动转换为\r\n，但在二进制模式下，write函数直接写入数据，不会自动处理换行符。因此，在二进制模式下，如果需要换行，需要手动添加\r\n。

读取文件数据：fread

读取文件数据的核心函数是fread。它用于从文件中读取数据到缓冲区中。函数原型为：size_t fread(void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream);

函数参数说明：

• buffer（读取到的数据存储位置）：用于存储从文件中读取的数据。

• size（数据单元大小）：每个数据单元的大小。

• count（读取的数据单元数量）：决定要读取多少个数据单元。

• stream（文件指针）：用于指定要读取的文件。

注意事项：

• 在读取文件时，一定要确保文件已经被正确打开。如果使用w模式打开文件，文件可能会被擦除，导致读取失败。

• 文件读取操作通常需要在循环中使用feof函数来判断是否已经读到文件结尾。

• 如果读取的数据长度大于文件的总字节数，fread函数会返回0，表示读取完成。

文本模式与二进制模式的选择

在实际开发中，选择使用文本模式还是二进制模式需要根据具体需求来决定。文本模式的优势是换行符处理更加简单，系统默认会将\n转换为\r\n，适合大多数应用场景。而二进制模式则更灵活，适合对文件进行随机访问和修改的操作。

高效读写结构体数据

在C语言中，结构体数据可以通过fread和fwrite函数进行读写操作。这种方法可以有效地将结构体数据保存到文件中，并在需要时重新读取。需要注意的是，结构体的内存对齐可能会导致一些问题，特别是在不同平台上可能会有不同的表现。

以下示例代码展示了如何使用fread和fwrite函数来读写结构体数据：

struct Person {    char name[20];    int age;    char address[50];};FILE *pFile = fopen("person.txt", "w+b");struct Person person = {    .name = "张三",    .age = 25,    .address = "北京市朝阳区"};fwrite(&person, sizeof(struct Person), 1, pFile);fclose(pFile);

运行上述代码后，文件person.txt中将包含：

张三 25 北京市朝阳区

fputs和fgets：单字节读写操作

fputs和fgets函数用于进行单字节的读写操作。它们适用于处理文本文件，特别是当数据量较小时。fputs函数将给定的字符串写入文件中，而fgets函数从文件中读取一行数据。

函数原型：

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

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

注意事项：

• fgets函数返回NULL当到达文件末尾或读取失败时。

• 在使用fgets函数时，需要确保输入缓冲区足够大，否则可能会导致数据丢失。

格式化读写：fprintf和fscanf

在某些情况下，直接读写字节可能不够方便。为了格式化输出或输入，C语言提供了fprintf和fscanf函数。它们的使用方式与printf和scanf相似，但目标是文件而不是标准输出或输入。

函数原型：

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

示例：

int a, b;double c;fprintf(pFile, "%d,%s,%.2f", a, "test", c);fscanf(pFile, "%d,%s,%.2f", &a, str, &c);

注意事项：

• 在使用fscanf函数时，需要确保目标变量已经被初始化，否则可能导致未初始化的栈溢出错误。

• 格式化字符串中的%符号必须与对应的输入参数一一对应，否则可能导致读取错误。

文件定位与定位：fseek和ftell

在某些情况下，开发者需要对文件的位置进行操作。fseek函数可以用来移动文件指针的位置，而ftell函数可以用来获取文件指针的当前位置。

函数原型：

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

注意事项：

• 文件定位的位置参数可以是正数（向前移动）、负数（向后移动）或0（定位到文件起始位置）。

• 文件定位的操作可能会导致文件指针的位置改变，需要谨慎使用。

关闭文件：fclose

在完成文件操作后，一定要通过fclose函数关闭文件。关闭文件的目的是释放内存资源，并确保文件中的数据已保存到磁盘中。函数原型为：int fclose(FILE *stream);

注意事项：

• 文件操作失败时，fclose函数仍然需要被调用，否则可能导致内存泄漏。

• 在多任务环境下，关闭文件必须在任务终止前完成，否则可能导致资源未释放。

总之，文件操作是C语言编程中的基础内容。掌握fopen、fwrite、fread等函数的使用方法，是开发高效文件管理应用的关键。在实际开发中，需要根据具体需求选择合适的文件操作模式和函数，以确保程序的高效运行和稳定性。