C 语言文件操作

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简单记录一下 C 语言的文件操作的相关内容。

前期准备

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// stdio.h 提供了 C 语言中的许多 IO，当然包括文件 IO
#include <stdio.h>
// 定义文件指针
FILE *fp;

打开文件 fopen ()

函数名称：fopen
参数：待打开文件的名称（包含该文件名的字符串地址），打开文件的模式；
返回值：成功打开文件则返回一个文件指针，否则返回空指针（NULL）

例如：

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FILE *fp;
if (fp = fopen("example.file", "r") == NULL)
{
    fprintf(stderr, "Fail to open the file.\n");
    exit(EXIT_FAILURE);
}

需要注意，该函数第二个参数是一个字符串，可能的值如下（表来自《C Primer Plus（第 6 版）中文版》P357 表 13.1）：

模式字符串 含义
"r" 以读模式打开文件
"w" 以写模式打开文件，把现有文件长度截为 0，如果文件不存在，则创建一个新文件
"a" 以写模式打开文件，在现有文件末尾添加内容，如果文件不存在，则创建一个新文件
"r+" 以更新模式打开文件（即可以读写文件）
"w+" 以更新模式打开文件，如果文件存在，则将其长度截为 0，如果文件不存在则创建一个新文件
"a+" 以更新模式打开文件，在现有文件的末尾添加内容，如果文件不存在则创建一个新文件，可以读整个文件，但只能从末尾添加内容
"rb"、"wb"、"ab"、"rb+"、"r+b"、"wb+"、"w+b"、"ab+"、"a+b" 与上边的对应类似，但以二进制模式打开文件
"wx"、"wbx"、"w+x"、"wb+x" 或 "w+bx" （C11）与上边对应类似，但如果文件已存在或以独占模式打开文件，则打开文件失败

带字母 x 的写模式比以前的具有更多特性：

  1. 如果以传统的一种写模式打开一个现有文件，fopen () 会把该文件的长度截为 0，这样就丢失了该文件的内容。但是使用带 x 字母的写模式，即使 fopen () 操作失败，原文件的内容也不会被删除；
  2. 如果环境允许，x 模式的独占特性使得其他程序或线程无法访问正在被打开的文件。

关闭文件 fclose ()

函数名称：fclose
参数：待关闭文件的名称（包含该文件名的字符串地址）；
返回值：成功关闭返回 0，否则返回 EOF。

注意区分 fopen () 和 fclose () 的返回值！前者失败时返回 NULL（通常情况下就是 0），后者成功时返回 0。

读写文件

fprintf () 和 fscanf ()

这两个函数分别和 printf () 和 scanf () 类似，只不过 printf () 和 scanf () 分别默认了写和读的标准文件是 stdout 和 stdin，而 fprintf () 和 fscanf () 的第一个参数都需要指定文件指针。

getc () 和 putc ()

这两个函数分别和 getchar () 和 putchar () 类似，只是需要提供文件指针。

ungetc()

函数名称：ungetc
函数原型：int ungetc(int c, FILE *fp);
函数作用：把 c 指定的字符放回输入流中
返回值：如果成功，则返回被推入的字符，否则返回 EOF

fgets () 和 fputs ()

虽然这两个函数也分别类似于 gets () 和 puts ()，但比起上边几个函数的 "类似"，这个要低一点，所以详细说明一下。

函数名称：fgets
函数原型：char *fgets (char * restrict str, int n, FILE * restrict fp);
返回值：如果成功，该函数返回相同的 str 参数。如果到达文件末尾或者没有读取到任何字符，str 的内容保持不变，并返回一个空指针。如果发生错误，返回一个空指针。

需要注意 fgets () 的第二个参数，因为 fgets () 读取输入知道第一个换行符的后边（意味着它会读入换行符），或读到文件结尾，或读取 n-1 个字符，并在结尾加上一个 \0 使之成为一个字符串。

函数名称：fputs
函数原型：int fputs (char * restrict str, FILE * restrict fp);
返回值：该函数返回一个非负值，如果发生错误则返回 EOF。

fputs () 与 puts () 类似，但不会在结尾自动添加换行。

注意区分 fgets () 与 gets ()， fputs () 与 puts ()！gets () 不保留换行符所以 puts () 自动添加换行符；fgets () 保留换行符所以 fputs () 不会添加换行符。

fread () 和 fwrite ()

上述的函数都是以文本形式读写文件，这两个函数用于以二进制形式读写文件。

函数名称：fread
函数原型：size_t fread(void * restrict ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE * restrict fp);
返回值：返回成功读取项的数量。正常情况下返回值等于 nmemb，发生错误则返回值小于 nmemb。

函数名称：fwrite
函数原型：size_t fwrite(const void * restrict ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE * restrict fp);
返回值：返回成功写入项的数量。正常情况下返回值等于 nmemb，发生错误则返回值小于 nmemb。

参数 size 表示待写入数据块的大小（以字节为单位），nmemb 表示待写入数据块的数量。

下边是两个使用这两个函数的例子。

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// 保存一个大小为 256 字节的 buffer 数组
char buffer[256];
fwrite(buffer, 256, 1, fp);

// 保存一个内含 10 个 double 类型值的数组
// 或者说理解成保存 10 个 double 类型的值
double earnings[10];
fwrite(earnings, sizeof(double), 10, fp);

// 读取 10 个 double 类型的值到一个数组中
double earnings[10];
fread(earnings, sizeof(double), 10, fp);

随机访问 fseek () 和 ftell ()

函数名称：fseek
函数原型：int fseek(FILE *_File,long _Offset,int _Origin);
参数：文件指针，偏移量 (long 类型)，模式
返回值：正常则返回 0，错误则返回 -1。

第二个参数偏移量必须是一个 long 类型的值，代表偏移的字节数。这个值为正，则表示像文件末尾方向移动；为负则表示向文件开头处。
第三个参数可以理解成起点位置，可以使用 SEEK_SET、SEEK_CUR 或 SEEK_END 分别定位到文件开始、当前位置或文件末尾（老版本应分别使用 0、1、2）。

下边是一些例子（来自《C Primer Plus（第 6 版）中文版》P364）：

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fseek(fp, 0L, SEEK_SET);   // 定位至文件开始处
fseek(fp, 10L, SEEK_SET);  // 定位至文件中第 10 个字节
fseek(fp, 2L, SEEK_CUR);   // 从文件当前位置向结尾方向移动 2 个字节
fseek(fp, 0L, SEEK_END);   // 定位至文件末尾
fseek(fp, -10L, SEEK_END); // 从文件结尾处回退 10 个字节

函数名称：ftell
函数原型：long ftell(FILE *_File);
返回值：返回当前位置距文件开始的字节数，如文件的第一个字节到文件开始处的距离为 0。

下边是书中给出的一个例子：

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fseek(fp, 0L, SEEK_END); // 首先定位到文件结尾
last = ftell(fp);        // 统计字节数，并存储到 last 中
// 逆序打印每一个字节的字符
for (count = 1L; count <= last; count++)
{
    fseek(fp, -count, SEEK_END);
    ch = getc(fp);
}

其他函数

刷新缓冲区 fflush ()

函数名称：fflush
函数原型：int fflush(FILE *fp);
函数作用：调用该函数将刷新缓冲区，即将输出缓冲区中所有的未写入数据被发送到 fp 指定的输出文件。如果 fp 为空指针，所有输出缓冲区都被刷新。
返回值：成功返回 0，错误返回 EOF。

创建替换使用缓冲区 setvbuf ()

函数名称：setvbuf
函数原型：int setvbuf(FILE * restrict fp, char * restrict buf, int mode, size_t size);
返回值：成功返回 0，否则返回非零值。

第二个参数指向待使用的缓冲区。如果是 NULL，则自动分配。
第三个参数为模式，有下边几种：

模式 描述
_IOFBF 全缓冲：对于输出，数据在缓冲填满时被一次性写入。对于输入，缓冲会在请求输入且缓冲为空时被填充。
_IOLBF 行缓冲：对于输出，数据在遇到换行符或者在缓冲填满时被写入，具体视情况而定。对于输入，缓冲会在请求输入且缓冲为空时被填充，直到遇到下一个换行符。
_IONBF 无缓冲：不使用缓冲。每个 I/O 操作都被即时写入。buffer 和 size 参数被忽略。

feof () 和 ferror ()

当上一次输入调用检测到文件结尾时，feof () 函数返回一个非零值，否则返回 0。
当读写出现错误，ferror () 函数返回一个非零值，否则返回 0。