C语言文件操作深度解析：从基础到实践

在C语言的学习和应用中，文件操作是一项极为重要的技能。它能够让程序与外部存储设备进行数据交互，实现数据的持久化存储和读取。今天，我们就围绕“C语言文件操作”展开深入探讨，对应图片中的8个重点内容，为大家带来全面且实用的讲解。

一、为什么使用文件

二、什么是文件

三、文件的打开和关闭

四、文件的顺序读写

五、文件的随机读写

六、文本文件和二进制文件

七、文件读取结束的判定

八、文件缓冲区

一、为什么使用文件

在程序运行过程中，数据通常存储在内存里，一旦程序结束，这些数据就会丢失。而文件则可以将数据长期保存在外部存储介质（如硬盘）上，方便下次程序运行时读取，实现数据的持久化。比如，学生成绩管理系统中，学生的成绩信息需要长期保存，就可以通过文件操作来实现。此外，文件还能用于不同程序之间的数据共享，以及记录程序的运行日志等。

二、什么是文件

从操作系统的角度来看，文件是存储在外部存储设备上的一组相关数据的集合，有自己的文件名和存储路径。在C语言中，文件分为文本文件和二进制文件。文本文件以字符形式存储数据，每个字符对应一个ASCII码值；二进制文件则以二进制形式存储数据，与内存中数据的存储形式一致。

三、文件的打开和关闭

在C语言中，使用 fopen 函数打开文件， fclose 函数关闭文件。 fopen 函数的原型为：

c

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

filename 是要打开的文件名（包含路径）， mode 是文件的打开模式，如 "r" （只读）、 "w" （只写，会清空原有内容）、 "a" （追加）等。 fclose 函数原型为：

c
int fclose(FILE *stream);

stream 是 fopen 函数返回的文件指针。
示例代码：

c

#include <stdio.h>
int main() {
FILE *fp;
fp = fopen("test.txt", "w");
if (fp == NULL) {
printf("文件打开失败\n");
return 1;
}
// 文件操作代码
fclose(fp);
return 0;
}

四、文件的顺序读写

顺序读写是按照文件中数据的存储顺序依次进行读取或写入操作。常见的函数有 fputc （写入一个字符）、 fgetc （读取一个字符）、 fputs （写入一个字符串）、 fgets （读取一个字符串）等。
示例代码（写入字符串）：

c

#include <stdio.h>
int main() {
FILE *fp;
fp = fopen("test.txt", "w");
if (fp == NULL) {
perror("文件打开失败");
return 1;
}
fputs("Hello, C file operation!", fp);
fclose(fp);
return 0;
}

示例代码（读取字符串）：

c

#include <stdio.h>
#define BUFFER_SIZE 100
int main() {
FILE *fp;
char buffer[BUFFER_SIZE];
fp = fopen("test.txt", "r");
if (fp == NULL) {
perror("文件打开失败");
return 1;
}
fgets(buffer, BUFFER_SIZE, fp);
printf("%s", buffer);
fclose(fp);
return 0;
}

五、文件的随机读写

随机读写允许我们在文件的任意位置进行读取或写入操作，通过 fseek 函数来定位文件指针， ftell 函数获取文件指针当前位置， rewind 函数将文件指针复位到文件开头。 fseek 函数原型为：

c

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

stream 是文件指针， offset 是偏移量， origin 是起始位置（ SEEK_SET 文件开头、 SEEK_CUR 当前位置、 SEEK_END 文件末尾）。

示例代码（定位到文件中间位置读取数据）：

c

#include <stdio.h>
int main() {
FILE *fp;
fp = fopen("test.txt", "r");
if (fp == NULL) {
perror("文件打开失败");
return 1;
}
fseek(fp, 5, SEEK_SET); // 定位到第6个字符位置
char ch;
ch = fgetc(fp);
printf("%c\n", ch);
fclose(fp);
return 0;
}

六、文本文件和二进制文件

如前文所述，文本文件和二进制文件存储形式不同。文本文件便于人类阅读和编辑，但在存储数值等数据时可能会有转换损耗；二进制文件存储效率高，能准确存储各种数据类型，但不便于直接查看内容。以存储整数 100 为例：

c

#include <stdio.h>
int main() {
// 写入文本文件
FILE *text_fp = fopen("text.txt", "w");
if (text_fp == NULL) {
perror("文本文件打开失败");
return 1;
}
fprintf(text_fp, "%d", 100);
fclose(text_fp);

// 写入二进制文件
FILE *bin_fp = fopen("bin.bin", "wb");
if (bin_fp == NULL) {
perror("二进制文件打开失败");
return 1;
}
int num = 100;
fwrite(&num, sizeof(int), 1, bin_fp);
fclose(bin_fp);

return 0;
}

七、文件读取结束的判定

常用的判定方法有：对于文本文件，使用 feof 函数判断是否到达文件末尾，当 feof 函数返回非零值时表示到达文件末尾；对于二进制文件，通过 fread 等函数的返回值来判断读取是否结束，若返回值小于要读取的元素个数，则表示读取结束。
示例代码（文本文件）：

c

#include <stdio.h>
int main() {
FILE *fp;
fp = fopen("test.txt", "r");
if (fp == NULL) {
perror("文件打开失败");
return 1;
}
int ch;
while ((ch = fgetc(fp)) != EOF) {
putchar(ch);
}
fclose(fp);
return 0;
}

八、文件缓冲区

为了提高文件读写效率，C语言为每个打开的文件都设置了一个缓冲区。在写入文件时，数据先写入缓冲区，当缓冲区满或文件关闭时，数据才真正写入外部存储设备；读取文件时，数据先从外部存储设备读取到缓冲区，然后再从缓冲区读取到程序变量中。可以使用 fflush 函数来强制刷新缓冲区，将缓冲区中的数据立即写入文件。

c

#include <stdio.h>
int main() {
FILE *fp;
fp = fopen("test.txt", "w");
if (fp == NULL) {
perror("文件打开失败");
return 1;
}
fputs("立即写入数据", fp);
fflush(fp); // 强制刷新缓冲区
fclose(fp);
return 0;
}