C 语言文件读写操作详解

一、引言

在 C 语言编程中，文件读写是一项非常重要的操作。上一章我们讲解了 C 语言处理的标准输入和输出设备，本章我们将深入介绍 C 程序员如何创建、打开、关闭文本文件或二进制文件。

一个文件，无论它是文本文件还是二进制文件，本质上都代表了一系列的字节。C 语言不仅提供了高层的访问函数，还提供了底层（操作系统）调用来处理存储设备上的文件。接下来我们将详细讲解文件管理中的重要调用。

二、打开文件

在 C 语言中，我们可以使用 fopen() 函数来创建一个新的文件或者打开一个已有的文件。这个函数会初始化一个 FILE 类型的对象，FILE 类型包含了所有用来控制文件流的必要信息。fopen() 函数的原型如下：

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

其中，filename 是一个字符串，用于指定要操作的文件的名称；mode 表示访问模式，其值可以是以下几种：

如果处理的是二进制文件，则需使用以下访问模式来取代上述文本文件的访问模式：

"rb", "wb", "ab", "rb+", "r+b", "wb+", "w+b", "ab+", "a+b"

三、关闭文件

当我们完成对文件的操作后，需要使用 fclose() 函数来关闭文件。fclose() 函数的原型如下：

int fclose( FILE *fp );

如果成功关闭文件，fclose() 函数会返回零；如果在关闭文件时发生错误，函数将返回 EOF。EOF 是一个定义在头文件 stdio.h 中的常量。fclose() 函数实际上会清空缓冲区中的数据，关闭文件，并释放用于该文件的所有内存。

四、写入文件

1. 写入单个字符：
   把字符写入到流中的最简单的函数是 fputc()，其函数原型为：

int fputc( int c, FILE *fp );

fputc() 函数将参数 c 的字符值写入到 fp 所指向的输出流中。如果写入成功，它会返回写入的字符；如果发生错误，则会返回 EOF。

1. 写入字符串：
   可以使用 fputs() 函数把一个以 null 结尾的字符串写入到流中，函数原型为：

int fputs( const char *s, FILE *fp );

fputs() 函数把字符串 s 写入到 fp 所指向的输出流中。如果写入成功，它会返回一个非负值；如果发生错误，则会返回 EOF。

另外，还可以使用 fprintf() 函数把一个字符串写入到文件中，其函数原型为 int fprintf(FILE *fp,const char *format,...)。

以下是一个写入文件的示例代码（请确保你有可用的 tmp 目录，如果不存在该目录，则需要在你的计算机上先创建该目录。在 Linux 系统上 /tmp 一般是临时目录，如果你在 Windows 系统上运行，则需要修改为本地环境中已存在的目录，例如 C:\tmp、D:\tmp 等）：

#include <stdio.h>

int main()
{
    FILE *fp = NULL;

    fp = fopen("/tmp/test.txt", "w+");
    fprintf(fp, "This is testing for fprintf...\n");
    fputs("This is testing for fputs...\n", fp);
    fclose(fp);
    return 0;
}

当上述代码被编译和执行时，它会在 /tmp 目录中创建一个新的文件 test.txt，并使用两个不同的函数写入两行内容。

五、读取文件

1. 读取单个字符：
   从文件读取单个字符的最简单的函数是 fgetc()，函数原型为：

int fgetc( FILE * fp );

fgetc() 函数从 fp 所指向的输入文件中读取一个字符。返回值是读取的字符，如果发生错误则返回 EOF。

1. 读取字符串：
   fgets() 函数允许我们从流中读取一个字符串，函数原型为：

char *fgets( char *buf, int n, FILE *fp );

fgets() 函数从 fp 所指向的输入流中读取 n - 1 个字符。它会把读取的字符串复制到缓冲区 buf，并在最后追加一个 null 字符来终止字符串。如果在读取最后一个字符之前遇到一个换行符 \n 或文件的末尾 EOF，则只会返回读取到的字符，包括换行符。

另外，fscanf() 函数也可以用来从文件中读取字符串，其函数原型为 int fscanf(FILE *fp, const char *format,...)，但是在遇到第一个空格和换行符时，它会停止读取。

以下是一个读取文件的示例代码：

#include <stdio.h>

int main()
{
    FILE *fp = NULL;
    char buff[255];

    fp = fopen("/tmp/test.txt", "r");
    fscanf(fp, "%s", buff);
    printf("1: %s\n", buff );

    fgets(buff, 255, (FILE*)fp);
    printf("2: %s\n", buff );

    fgets(buff, 255, (FILE*)fp);
    printf("3: %s\n", buff );
    fclose(fp);
    return 0;
}

当上述代码被编译和执行时，它会读取之前创建的文件，产生以下结果：

1: This
2: is testing for fprintf...

3: This is testing for fputs...

首先，fscanf() 方法只读取了 This，因为它在后边遇到了一个空格。其次，调用 fgets() 读取剩余的部分，直到行尾。最后，调用 fgets() 完整地读取第二行。

六、二进制 I/O 函数

C 语言提供了以下两个函数用于二进制输入和输出：

size_t fread(void *ptr, size_t size_of_elements, size_t number_of_elements, FILE *a_file);
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size_of_elements, size_t number_of_elements, FILE *a_file);

这两个函数都是用于存储块的读写，通常用于操作数组或结构体。