【C语言标准库函数】标准输入输出函数详解[4]：二进制文件读写函数
目录
一、fread() 函数
1.1. 函数简介
1.2. fread 使用场景
1.3. 注意事项
1.4. 示例
二、fwrite() 函数
2.1. 函数简介
2.2. fwrite 使用场景
2.3. 注意事项
2.4. 示例
三、总结
在 C 语言中，二进制文件读写函数允许以二进制形式对文件进行读写操作，这种方式可以高效地处理非文本数据，如图片、音频、视频等。
一、fread() 函数
1.1. 函数简介
函数原型：
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);- 功能：从文件流中读取数据。
- 参数：
ptr：指向存储读取数据的缓冲区的指针。size：每个数据项的大小（以字节为单位）。nmemb：要读取的数据项的数量。stream：文件指针。
- 返回值：实际读取的数据项的数量，可能会小于请求的数量。
1.2. fread 使用场景
fread 函数是 C 语言中用于从文件中读取数据到缓冲区的一个非常强大的工具。它特别适用于处理二进制文件，但也同样适用于文本文件。fread 的使用场景包括但不限于。
- 读取二进制文件：如读取图像文件、音频文件或其他任何类型的二进制数据。fread 能够按字节精确控制数据的读取，非常适合处理这类文件。
- 读取大型数据文件：当需要处理的数据量非常大时，fread 可以通过控制读取的块大小（size 和 count 参数）来优化内存使用和读取速度。
- 结构体的序列化与反序列化：在需要将结构体数据保存到文件，或从文件中恢复结构体数据时，fread 可以用来读取或写入结构体的字节表示。
1.3. 注意事项
- 文件打开模式：在使用 fread 之前，需要确保文件以正确的模式（如 "rb" 用于二进制读取）打开。
- 缓冲区分配：需要为 fread 提供一个足够大的缓冲区来存放读取的数据。如果缓冲区太小，可能会导致数据丢失或读取失败。
- 返回值检查：fread 的返回值是实际读取的数据项个数，可能与请求读取的项数不同（如到达文件末尾或发生错误）。因此，需要检查返回值以确保读取成功。
- 文件关闭：完成文件读取后，应使用 fclose 函数关闭文件，以释放资源并避免潜在的文件损坏。
- 错误处理：应准备好处理 fread 可能遇到的错误，如文件不存在、读取权限不足等。
1.4. 示例
以下是一个使用 fread 读取二进制文件的简单示例：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
FILE *fp;
int data[10]; // 假设我们要读取10个整数
size_t numRead;
// 以二进制读取模式打开文件
fp = fopen("data.bin", "rb");
if (fp == NULL) {
printf("Failed to open file\n");
return 1;
}
// 读取数据
numRead = fread(data, sizeof(int), 10, fp);
// 检查是否成功读取了所有数据
if (numRead < 10) {
if (feof(fp)) {
printf("End of file reached before reading 10 integers\n");
} else if (ferror(fp)) {
perror("Error reading file");
}
}
// 关闭文件
fclose(fp);
// 假设这里对读取到的数据进行处理...
return 0;
}尝试从名为 "data.bin" 的二进制文件中读取 10 个整数，并将它们存储在 data 数组中。检查 fread 的返回值以确保所有数据都被成功读取，并在读取完毕后关闭文件。如果读取过程中遇到错误或到达文件末尾，我们会相应地打印错误信息或提示。
二、fwrite() 函数
2.1. 函数简介
函数原型：
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);- 功能：向文件流中写入数据。
- 参数：
ptr：指向要写入数据的缓冲区的指针。size：每个数据项的大小（以字节为单位）。nmemb：要写入的数据项的数量。stream：文件指针。
- 返回值：实际写入的数据项的数量，可能会小于请求的数量。
2.2. fwrite 使用场景
fwrite 函数是一个广泛使用的文件写入函数，尤其在C/C++等编程语言中。它的主要使用场景包括：
- 写入二进制文件：fwrite 非常适合将二进制数据写入文件，比如图片、音频文件或任何需要以字节为单位存储的数据。
- 写入结构体数据：当需要将结构体数据持久化到文件中时，fwrite 可以将结构体的内存表示直接写入文件，方便后续的读取和恢复。
- 写入文本文件：尽管通常推荐使用更适合文本处理的函数（如fprintf）写入文本文件，但fwrite 同样可以用于写入文本数据，尤其是在处理非ASCII字符或需要精确控制字节写入时。
- 日志记录：在某些情况下，fwrite 可以用于将程序的日志信息写入文件，尽管这通常不是其首选用途，因为它不提供格式化输出的功能。
- 配置文件写入：在需要将配置信息保存到文件中时，fwrite 可以将配置数据以二进制或文本形式写入，取决于数据的性质和文件的使用方式。
- 网络数据保存：在处理网络数据时，fwrite 可以用于将接收到的网络数据保存到本地文件中，以便后续分析或处理。
2.3. 注意事项
- 文件打开模式：在使用 fwrite 之前，需要确保文件以正确的模式（如 "wb" 用于二进制写入）打开。
- 数据类型匹配：写入的数据类型应与文件打开模式相匹配。例如，以二进制模式打开的文件应写入字节数据。
- 缓冲区大小：fwrite 允许一次性写入多个数据项，但需要注意缓冲区的大小，以避免溢出或不必要的内存使用。
- 返回值检查：fwrite 的返回值表示实际写入的数据项个数，可能与请求写入的数据项个数不同。应检查返回值以确保数据正确写入。
- 文件关闭：完成文件写入后，应使用 fclose 函数关闭文件，以释放资源并避免潜在的文件损坏。
- 错误处理：应准备好处理 fwrite 可能遇到的错误，如磁盘空间不足、写入权限不足等。
2.4. 示例
以下是一个使用 fwrite 写入二进制数据的简单C语言示例：
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *fp;
char *data = "Hello, World!"; // 注意：这里以字符串为例，实际二进制数据应使用字节数组
size_t written;
// 以二进制写入模式打开文件
fp = fopen("output.bin", "wb");
if (fp == NULL) {
perror("Failed to open file");
return 1;
}
// 注意：如果写入的是字符串，并且文件是二进制模式，可能需要转换为字节数组
// 这里为了简化示例，直接写入字符串（在实际二进制文件中可能不适用）
// 正确的做法是将字符串转换为字节数组，或者确保文件以文本模式打开
written = fwrite(data, sizeof(char), strlen(data), fp);
// 检查是否成功写入所有数据
if (written < strlen(data)) {
perror("Error writing to file");
}
// 关闭文件
fclose(fp);
return 0;
}
// 注意：上面的示例为了简化，直接将字符串写入了二进制文件。
// 在实际应用中，如果文件是二进制文件，应该使用字节数组来存储要写入的数据。
// 例如，可以将字符串转换为字节数组，或者使用其他二进制数据作为fwrite的参数。上面的示例中直接写入了字符串，在处理二进制文件时通常不是最佳做法。在处理二进制文件时，应使用字节数组来存储和写入数据。此外，如果文件是以文本模式打开的（如 "wt"），则不应使用 fwrite 写入二进制数据，而应使用如 fprintf 之类的函数。
三、总结
二进制文件读写在C语言中主要通过fwrite和fread函数实现。fwrite用于将数据以二进制形式写入文件，而fread则用于从文件中读取二进制数据。这两个函数都需指定数据指针、数据项大小、数据项数量以及文件指针。在使用时，要确保文件以二进制模式打开，并注意检查返回值以处理可能的错误。二进制文件读写提供了对文件内容的低级访问，适用于需要直接处理原始数据的场景。