C语言基础08——文件的输入与输出
一、文件的基本知识
1.1 文件的定义
文件(file)一般指存储在外部介质上数据的集合。一批数据是以文件的形式存放在外部介质(如磁盘)上的。操作系统是以文件为单位对数据进行管理的，也就是说，如果想找存放在外部介质上的数据，必须先按文件名找到所指定的文件，然后再从该文件中读取数据。要向外部介质上存储数据也必须先建立一个文件(以文件名作为标志)，才能向它输出数据。
1.2 文件的分类
根据数据的组织形式，数据文件可分为文本文件与二进制文件。
（1）文本文件：数据以字符形式存储，每个字符对应 ASCII 码（如整数 123 存储为 '1'、'2'、'3' 三个字符），可被文本编辑器直接读取。
（2）二进制文件：数据按内存中的存储形式直接存储（如整数 123 存储为二进制01111011），节省空间但不可直接被文本编辑器解读。
1.3 文件指针
C 语言通过文件指针（FILE*类型）操作文件，它指向一个包含文件信息（如文件名、位置指针等）的结构体。例如：
FILE *fp; // 定义文件指针fp
为方便起见，通常将这种指向文件信息区的指针变量简称为指向文件的指针变量。
注意：指向文件的指针变量并不是指向外部介质上的数据文件的开头，而是指向内存中的文件信息区的开头。
二、文件的打开与关闭
文件操作需遵循 “打开→操作→关闭” 的流程。
2.1 打开文件：fopen 函数
fopen函数功能：打开指定文件并返回文件指针。
fopen 函数的调用方式为：
fopen (文件名，使用文件方式);
例如：
fopen ("a1","r");表示要打开名字为 a1 的文件，使用文件方式为 “读入”（r 代表 read，即读入）。fopen 函数的返回值是指向 a1 文件的指针（即 a1 文件信息区的起始地址）。通常将fopen 函数的返回值赋给一个指向文件的指针变量。如：
FILE *fp; // 定义一个指向文件的指针变量 fp
fp = fopen ("a1","r"); // 将 fopen 函数的返回值赋给指针变量 fp
这样 fp 就和文件 a1 相联系了，或者说，fp 指向了 a1 文件。
可以看出，在打开一个文件时，通知编译系统以下 3 个信息：
（1）需要打开文件的名字，也就是准备访问的文件的名字；
（2）使用文件的方式（“读” 还是 “写” 等）；
（3）让哪一个指针变量指向被打开的文件。
示例：
FILE *fp = fopen("test.txt", "r"); // 以只读方式打开文本文件
if (fp == NULL) { // 打开失败时返回NULL，必须判断printf("文件打开失败！");exit(1); // 退出程序
}
（1）filename：文件名（含路径，如"data.txt"或"C:\\test.bin"）。
（2）mode：打开方式（核心参数）。
使用文件方式如下表：
| 文件使用方式 | 含 义 | 如果指定的文件不存在 |
|---|---|---|
| r（只读） | 为了输入数据，打开一个已存在的文本文件 | 出错 |
| w（只写） | 为了输出数据，打开一个文本文件 | 建立新文件 |
| a（追加） | 向文本文件尾添加数据 | 出错 |
| rb（只读） | 为了输入数据，打开一个二进制文件 | 出错 |
| wb（只写） | 为了输出数据，打开一个二进制文件 | 建立新文件 |
| ab（追加） | 向二进制文件尾添加数据 | 出错 |
| "r+"（读写） | 为了读和写，打开一个文本文件 | 出错 |
| "w+"（读写） | 为了读和写，建立一个新的文本文件 | 建立新文件 |
| "a+"（读写） | 为了读和写，打开一个文本文件 | 出错 |
| "rb+"（读写） | 为了读和写，打开一个二进制文件 | 出错 |
| "wb+"（读写） | 为了读和写，建立一个新的二进制文件 | 建立新文件 |
| "ab+"（读写） | 为读写打开一个二进制文件 | 出错 |
2.2 关闭文件：fclose () 函数
功能：关闭文件，释放资源，避免数据丢失。
格式：
int fclose(FILE *fp);
返回值：成功返回 0，失败返回 EOF。
示例：
fclose(fp); // 关闭文件
fp = NULL; // 避免野指针
三、文本文件的读写
文本文件以字符或字符串为单位读写，常用函数如下：
3.1字符读写：fgetc () 与 fputc ()
fgetc(fp)：从fp指向的文件读取一个字符，返回字符 ASCII 值（读到末尾返回 EOF）。
fputc(ch, fp)：将字符ch写入fp指向的文件，成功返回该字符，失败返回 EOF。
示例：复制文本文件
FILE *in, *out;
char ch;
in = fopen("source.txt", "r");
out = fopen("dest.txt", "w");
while ((ch = fgetc(in)) != EOF) { // 读取到末尾时退出fputc(ch, out); // 写入目标文件
}
fclose(in);
fclose(out);
3.2 字符串读写：fgets () 与 fputs ()
fgets(str, n, fp)：从fp读取最多n-1个字符到str，遇到换行或 EOF 停止，自动添加 '\0'。
fputs(str, fp)：将字符串str（不含 '\0'）写入fp，成功返回非负整数，失败返回 EOF。
示例：读取并显示文本文件内容
char buf[100];
FILE *fp = fopen("test.txt", "r");
while (fgets(buf, 100, fp) != NULL) { // 读取一行fputs(buf, stdout); // 输出到屏幕（stdout是标准输出指针）
}
fclose(fp);3.3 格式化读写：fscanf () 与 fprintf ()
类似scanf()和printf()，但操作对象是文件。
fscanf(fp, 格式串, 参数列表)：从文件按格式读取数据。
fprintf(fp, 格式串, 参数列表)：按格式向文件写入数据。
示例：向文件写入学生信息
FILE *fp = fopen("students.txt", "w");
char name[20] = "张三";
int age = 20;
float score = 90.5;
fprintf(fp, "%s %d %.1f", name, age, score); // 写入文件
fclose(fp);四、二进制文件的读写
二进制文件以数据块为单位读写，常用fread()和fwrite()函数。
4.1 fread () 与 fwrite () 函数
格式：
// 从文件读取数据size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *fp);// 向文件写入数据size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *fp);ptr：存放数据的内存地址（读时是目标地址，写时是源地址）。
size：每个数据项的字节数（如sizeof(int)）。
count：数据项个数。
返回值：成功读写的数据项个数（非字节数）。
4.2 示例：用二进制文件存储结构体数组
struct Student {char name[20];int age;};int main() {struct Student s[2] = {{"张三", 20}, {"李四", 21}};FILE *fp = fopen("stu.bin", "wb"); // 二进制写fwrite(s, sizeof(struct Student), 2, fp); // 写入2个学生fclose(fp);// 读取二进制文件struct Student read_s[2];fp = fopen("stu.bin", "rb"); // 二进制读fread(read_s, sizeof(struct Student), 2, fp);printf("%s %d\n", read_s[0].name, read_s[0].age); // 输出：张三 20fclose(fp);return 0;}五、文件的定位与随机读写
文件内部有一个位置指针，记录下一次读写的位置。默认情况下，读写操作后位置指针自动后移，也可手动调整实现随机读写。
5.1 ftell ()：获取当前位置
返回位置指针相对于文件开头的字节数，失败返回 - 1L。
long pos = ftell(fp); // 获取当前位置5.2 fseek ()：移动位置指针
格式：
int fseek(FILE *fp, long offset, int origin);offset：偏移量（正数表示向后移，负数表示向前移）。
origin：起始位置：
SEEK_SET（0）：文件开头
SEEK_CUR（1）：当前位置
SEEK_END（2）：文件末尾
示例：
fseek(fp, 0, SEEK_SET); // 移到文件开头（等效于rewind(fp)）
fseek(fp, 10, SEEK_CUR); // 从当前位置向后移10字节
fseek(fp, -5, SEEK_END); // 从文件末尾向前移5字节5.3 rewind ()：重置位置指针
将位置指针移到文件开头，等价于fseek(fp, 0, SEEK_SET)。
rewind(fp); // 指针回到文件开头六、文件的错误检测
6.1 ferror ()：检查文件操作是否出错
若文件操作出错，返回非 0 值；否则返回 0。
if (ferror(fp) != 0) {printf("文件操作错误！");
}6.2 clearerr ()：清除错误标志
重置文件的错误标志和 EOF 标志，避免影响后续操作。
clearerr(fp); // 清除错误状态七、章节核心要点总结
- 文件操作的基本流程：打开（fopen）→ 读写 → 关闭（fclose），必须判断文件是否成功打开。
- 文本文件与二进制文件的区别：存储形式不同，读写函数不同（文本用
fgetc/fprintf等，二进制用fread/fwrite）。 - 位置指针：控制读写位置，
fseek是随机读写的核心函数。 - 安全性：操作完毕必须关闭文件，避免数据丢失或资源泄露。