Linux文件编程——标准库函数fopen、fread、fwrite等函数

1. fopen — 打开文件

函数原型：
FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
参数：

  • filename：要打开的文件名，可以是相对路径或绝对路径。

  • mode：文件打开模式，表示文件的操作方式（如只读、写入、追加等）。

常见的打开模式：

  • "r"：只读模式，文件必须存在。

  • "w"：只写模式，如果文件存在会清空文件，不存在则创建。

  • "a"：追加模式，文件不存在则创建，写入时数据会追加到文件末尾。

  • "r+"：读写模式，文件必须存在。

  • "w+"：读写模式，文件存在则清空，不存在则创建。

  • "a+"：读写模式，文件不存在则创建，数据追加到文件末尾。

返回值：

  • 如果成功，返回一个指向文件的指针（FILE *）。

  • 如果失败，返回 NULL，通常使用 perror() 或 errno 获取错误信息。

示例：
FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
if (fp == NULL) {perror("无法打开文件");return 1;
}
注意事项：

  • fopen 只支持文本文件和二进制文件的打开，打开方式非常灵活，可以通过不同的模式选择合适的文件操作。

  • 打开文件后，应确保及时关闭文件，使用 fclose()。

  • fopen 函数会自动创建文件指针，并为文件分配缓冲区。

2. fread — 从文件读取数据

函数原型：
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);
参数：

  • ptr：指向要存储读取数据的内存缓冲区。

  • size：每个元素的字节数（通常为 sizeof(type)）。

  • count：要读取的元素数量。

  • stream：文件指针，表示要读取的文件。

返回值：

  • 返回实际读取的元素数量。如果返回值小于 count，表示可能发生了错误或到达了文件末尾（EOF）。

示例：
FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
if (fp == NULL) {perror("无法打开文件");return 1;
}char buffer[100];
size_t bytesRead = fread(buffer, sizeof(char), sizeof(buffer), fp);
if (bytesRead > 0) {printf("读取到的内容: %s\n", buffer);
}
fclose(fp);
注意事项：

  • fread 是基于缓冲区的读取，性能较高，适合读取大块数据。

  • 读取时要确保 ptr 的内存空间足够容纳读取的数据。

  • fread 适用于二进制数据的读取。如果是读取文本数据，最好使用 fgets。

  • fread 读取时并不会自动添加字符串终止符 \0，如果读取的是字符串，需手动添加。

3. fwrite — 向文件写入数据

函数原型：
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);
参数：

  • ptr：指向要写入的数据的内存缓冲区。

  • size：每个元素的字节数（通常为 sizeof(type)）。

  • count：要写入的元素数量。

  • stream：文件指针，表示要写入的文件。

返回值：

  • 返回实际写入的元素数量。如果返回值小于 count，表示可能发生了错误。

示例：
FILE *fp = fopen("output.txt", "w");
if (fp == NULL) {perror("无法打开文件");return 1;
}const char *data = "Hello, World!";
size_t bytesWritten = fwrite(data, sizeof(char), strlen(data), fp);
if (bytesWritten != strlen(data)) {perror("写入文件失败");
}
fclose(fp);
注意事项：

  • fwrite 会自动使用缓冲区，提高性能。

  • 使用 fwrite 时应确保数据类型和缓冲区大小正确。通常用于写入二进制数据。

  • fwrite 也不会在写入的数据末尾自动添加字符串结束符 \0，需根据实际需求手动处理。

4. fseek — 设置文件指针的位置

函数原型：
int fseek(FILE *stream, long int offset, int whence);
参数：

  • stream：文件指针。

  • offset：从 whence 指定的起始位置开始的偏移量。

  • whence：起始位置的标志，常用的值包括：

    • SEEK_SET：文件开头。

    • SEEK_CUR：当前位置。

    • SEEK_END：文件末尾。

返回值：

  • 成功时返回 0，失败时返回非零值。

示例：
FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
if (fp == NULL) {perror("无法打开文件");return 1;
}fseek(fp, 0, SEEK_END);  // 定位到文件末尾
long fileSize = ftell(fp);  // 获取文件大小
printf("文件大小: %ld 字节\n", fileSize);fseek(fp, 0, SEEK_SET);  // 重置文件指针到文件开头
fclose(fp);
注意事项：

  • fseek 可以改变文件指针的位置，在读取或写入时可以灵活地控制文件位置。

  • fseek 和 ftell 配合使用，能够实现文件大小的获取。

  • 使用时要注意文件是否已正确打开，并且文件指针的偏移量是否合理。

5. fclose — 关闭文件

函数原型：
int fclose(FILE *stream);
参数：

  • stream：要关闭的文件指针。

返回值：

  • 成功时返回 0，失败时返回 EOF。

示例：
FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
if (fp == NULL) {perror("无法打开文件");return 1;
}fclose(fp);  // 关闭文件
注意事项：

  • 必须关闭文件：每次打开文件后，使用完文件后必须调用 fclose() 关闭文件，释放资源。

  • fclose() 会刷新文件的缓冲区，如果有未写入的数据，会被强制写入文件。

  • 在程序结束时忘记关闭文件可能会导致内存泄漏或资源占用。

6. fputc — 向文件写入一个字符

函数原型：
int fputc(int character, FILE *stream);
参数：

  • character：要写入的字符。注意，这里传入的是一个整数类型（通常是 char 的 ASCII 值），而不是字符本身，因此需要使用字符类型转换。

  • stream：文件指针，指向目标文件。

返回值：

  • 如果写入成功，返回写入的字符（转换为 unsigned char）。

  • 如果写入失败，返回 EOF。

示例：
#include <stdio.h>int main() {FILE *fp = fopen("example.txt", "w");if (fp == NULL) {perror("无法打开文件");return 1;}fputc('H', fp);  // 向文件中写入字符 'H'fputc('i', fp);  // 向文件中写入字符 'i'fclose(fp);  // 关闭文件return 0;
}
注意事项：

  • fputc 只能写入单个字符。写入多个字符时，需要多次调用 fputc。

  • fputc 写入时不会自动添加换行符，必须手动写入（如 fputc('\n', fp)）。

  • 如果写入过程中发生错误，fputc 返回 EOF，可以通过 perror 或检查文件指针的状态进行处理。

7. fgetc — 从文件读取一个字符

函数原型：
int fgetc(FILE *stream);
参数：

  • stream：文件指针，指向要读取的文件。

返回值：

  • 成功时，返回读取的字符（以 unsigned char 形式返回，但作为 int 类型）。

  • 如果读取到文件结束符（EOF），返回 EOF。

  • 如果发生读取错误，也会返回 EOF。

示例：
#include <stdio.h>int main() {FILE *fp = fopen("example.txt", "r");if (fp == NULL) {perror("无法打开文件");return 1;}int ch;while ((ch = fgetc(fp)) != EOF) {  // 逐个字符读取文件内容putchar(ch);  // 输出字符}fclose(fp);  // 关闭文件return 0;
}
注意事项：

  • fgetc 一次读取一个字符，适用于逐字符读取文件。

  • 在读取时，fgetc 会返回字符的 ASCII 值。如果遇到文件结束符（EOF），则停止读取。

  • 使用 fgetc 时要注意检查返回值，EOF 可能意味着文件结束或读取错误，因此应及时检查并处理。

8. feof — 检查是否到达文件末尾

函数原型：
int feof(FILE *stream);
参数：

  • stream：文件指针，指向要检查的文件。

返回值：

  • 如果文件指针已到达文件末尾，返回非零值（通常是 1）。

  • 如果文件指针尚未到达文件末尾，返回 0。

示例：
#include <stdio.h>int main() {FILE *fp = fopen("example.txt", "r");if (fp == NULL) {perror("无法打开文件");return 1;}int ch;while ((ch = fgetc(fp)) != EOF) {putchar(ch);  // 输出字符}if (feof(fp)) {printf("\n已到达文件末尾。\n");}fclose(fp);  // 关闭文件return 0;
}
注意事项：

  • feof 在文件读取时用来检查是否已到达文件末尾，它不会主动读取文件内容，因此最好在文件读取后使用（如通过 fgetc 或 fread 等函数）。

  • 不要在 fgetc、fread 等读取函数调用前检查 feof，因为 feof 只能判断是否到达文件末尾，而不是预测读取是否成功。正确的做法是在读取失败或读取结束后再检查 feof。

总结

  • fopen：用于打开文件，返回文件指针，可以设置文件的打开模式。

  • fread：用于从文件中读取数据，适用于读取二进制数据。

  • fwrite：用于将数据写入文件，适用于写入二进制数据。

  • fseek：用于设置文件指针的位置，可以在文件内部进行定位。

  • fclose：关闭文件，释放资源，确保数据写入完成。

  • fputc：用于写入单个字符，适合逐个字符地写入文件。如果要写入多个字符，可以多次调用 fputc，或者使用 fwrite。

  • fgetc：用于读取单个字符。返回值是一个 int 类型，用于区分普通字符与 EOF（文件结束符）。

  • feof：用于检查文件是否已到达末尾，但不能在读取文件时直接判断文件是否结束。通常在文件读取结束后，检查 feof 是否为真，来判断是否到达文件末尾。

使用注意事项：

  1. 每次打开文件后，必须使用 fclose() 关闭文件，防止资源泄漏。

  2. fread 和 fwrite 操作时不会自动添加字符串结束符 \0，需要手动处理。

  3. 对于文本文件，使用 fopen、fread、fwrite 等标准库函数进行文件操作，适用于大多数应用场景；对于高效、底层的文件操作，可以使用 open、read、write 等系统调用。

  4. 调用 fseek 时要确保文件指针在有效范围内。

  5. fgetc读取文件时，要根据返回值判断是否读取到文件结束。

  6. feof 仅用于检测文件末尾，而不是读取是否成功。建议在 fgetc 或 fread 读取后检查 feof。

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