Linux文件編程——標準庫函數fopen、fread、fwrite等函數

1. fopen — 打開文件

函數原型：
FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
參數：

  • filename：要打開的文件名，可以是相對路徑或絕對路徑。

  • mode：文件打開模式，表示文件的操作方式（如只讀、寫入、追加等）。

常見的打開模式：

  • "r"：只讀模式，文件必須存在。

  • "w"：只寫模式，如果文件存在會清空文件，不存在則創建。

  • "a"：追加模式，文件不存在則創建，寫入時數據會追加到文件末尾。

  • "r+"：讀寫模式，文件必須存在。

  • "w+"：讀寫模式，文件存在則清空，不存在則創建。

  • "a+"：讀寫模式，文件不存在則創建，數據追加到文件末尾。

返回值：

  • 如果成功，返回一個指向文件的指針（FILE *）。

  • 如果失敗，返回 NULL，通常使用 perror() 或 errno 獲取錯誤信息。

示例：
FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
if (fp == NULL) {perror("無法打開文件");return 1;
}
注意事項：

  • fopen 只支持文本文件和二進制文件的打開，打開方式非常靈活，可以通過不同的模式選擇合適的文件操作。

  • 打開文件后，應確保及時關閉文件，使用 fclose()。

  • fopen 函數會自動創建文件指針，并為文件分配緩沖區。

2. fread — 從文件讀取數據

函數原型：
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);
參數：

  • ptr：指向要存儲讀取數據的內存緩沖區。

  • size：每個元素的字節數（通常為 sizeof(type)）。

  • count：要讀取的元素數量。

  • stream：文件指針，表示要讀取的文件。

返回值：

  • 返回實際讀取的元素數量。如果返回值小于 count，表示可能發生了錯誤或到達了文件末尾（EOF）。

示例：
FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
if (fp == NULL) {perror("無法打開文件");return 1;
}char buffer[100];
size_t bytesRead = fread(buffer, sizeof(char), sizeof(buffer), fp);
if (bytesRead > 0) {printf("讀取到的內容: %s\n", buffer);
}
fclose(fp);
注意事項：

  • fread 是基于緩沖區的讀取，性能較高，適合讀取大塊數據。

  • 讀取時要確保 ptr 的內存空間足夠容納讀取的數據。

  • fread 適用于二進制數據的讀取。如果是讀取文本數據，最好使用 fgets。

  • fread 讀取時并不會自動添加字符串終止符 \0，如果讀取的是字符串，需手動添加。

3. fwrite — 向文件寫入數據

函數原型：
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);
參數：

  • ptr：指向要寫入的數據的內存緩沖區。

  • size：每個元素的字節數（通常為 sizeof(type)）。

  • count：要寫入的元素數量。

  • stream：文件指針，表示要寫入的文件。

返回值：

  • 返回實際寫入的元素數量。如果返回值小于 count，表示可能發生了錯誤。

示例：
FILE *fp = fopen("output.txt", "w");
if (fp == NULL) {perror("無法打開文件");return 1;
}const char *data = "Hello, World!";
size_t bytesWritten = fwrite(data, sizeof(char), strlen(data), fp);
if (bytesWritten != strlen(data)) {perror("寫入文件失敗");
}
fclose(fp);
注意事項：

  • fwrite 會自動使用緩沖區，提高性能。

  • 使用 fwrite 時應確保數據類型和緩沖區大小正確。通常用于寫入二進制數據。

  • fwrite 也不會在寫入的數據末尾自動添加字符串結束符 \0，需根據實際需求手動處理。

4. fseek — 設置文件指針的位置

函數原型：
int fseek(FILE *stream, long int offset, int whence);
參數：

  • stream：文件指針。

  • offset：從 whence 指定的起始位置開始的偏移量。

  • whence：起始位置的標志，常用的值包括：

    • SEEK_SET：文件開頭。

    • SEEK_CUR：當前位置。

    • SEEK_END：文件末尾。

返回值：

  • 成功時返回 0，失敗時返回非零值。

示例：
FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
if (fp == NULL) {perror("無法打開文件");return 1;
}fseek(fp, 0, SEEK_END);  // 定位到文件末尾
long fileSize = ftell(fp);  // 獲取文件大小
printf("文件大小: %ld 字節\n", fileSize);fseek(fp, 0, SEEK_SET);  // 重置文件指針到文件開頭
fclose(fp);
注意事項：

  • fseek 可以改變文件指針的位置，在讀取或寫入時可以靈活地控制文件位置。

  • fseek 和 ftell 配合使用，能夠實現文件大小的獲取。

  • 使用時要注意文件是否已正確打開，并且文件指針的偏移量是否合理。

5. fclose — 關閉文件

函數原型：
int fclose(FILE *stream);
參數：

  • stream：要關閉的文件指針。

返回值：

  • 成功時返回 0，失敗時返回 EOF。

示例：
FILE *fp = fopen("example.txt", "r");
if (fp == NULL) {perror("無法打開文件");return 1;
}fclose(fp);  // 關閉文件
注意事項：

  • 必須關閉文件：每次打開文件后，使用完文件后必須調用 fclose() 關閉文件，釋放資源。

  • fclose() 會刷新文件的緩沖區，如果有未寫入的數據，會被強制寫入文件。

  • 在程序結束時忘記關閉文件可能會導致內存泄漏或資源占用。

6. fputc — 向文件寫入一個字符

函數原型：
int fputc(int character, FILE *stream);
參數：

  • character：要寫入的字符。注意，這里傳入的是一個整數類型（通常是 char 的 ASCII 值），而不是字符本身，因此需要使用字符類型轉換。

  • stream：文件指針，指向目標文件。

返回值：

  • 如果寫入成功，返回寫入的字符（轉換為 unsigned char）。

  • 如果寫入失敗，返回 EOF。

示例：
#include <stdio.h>int main() {FILE *fp = fopen("example.txt", "w");if (fp == NULL) {perror("無法打開文件");return 1;}fputc('H', fp);  // 向文件中寫入字符 'H'fputc('i', fp);  // 向文件中寫入字符 'i'fclose(fp);  // 關閉文件return 0;
}
注意事項：

  • fputc 只能寫入單個字符。寫入多個字符時，需要多次調用 fputc。

  • fputc 寫入時不會自動添加換行符，必須手動寫入（如 fputc('\n', fp)）。

  • 如果寫入過程中發生錯誤，fputc 返回 EOF，可以通過 perror 或檢查文件指針的狀態進行處理。

7. fgetc — 從文件讀取一個字符

函數原型：
int fgetc(FILE *stream);
參數：

  • stream：文件指針，指向要讀取的文件。

返回值：

  • 成功時，返回讀取的字符（以 unsigned char 形式返回，但作為 int 類型）。

  • 如果讀取到文件結束符（EOF），返回 EOF。

  • 如果發生讀取錯誤，也會返回 EOF。

示例：
#include <stdio.h>int main() {FILE *fp = fopen("example.txt", "r");if (fp == NULL) {perror("無法打開文件");return 1;}int ch;while ((ch = fgetc(fp)) != EOF) {  // 逐個字符讀取文件內容putchar(ch);  // 輸出字符}fclose(fp);  // 關閉文件return 0;
}
注意事項：

  • fgetc 一次讀取一個字符，適用于逐字符讀取文件。

  • 在讀取時，fgetc 會返回字符的 ASCII 值。如果遇到文件結束符（EOF），則停止讀取。

  • 使用 fgetc 時要注意檢查返回值，EOF 可能意味著文件結束或讀取錯誤，因此應及時檢查并處理。

8. feof — 檢查是否到達文件末尾

函數原型：
int feof(FILE *stream);
參數：

  • stream：文件指針，指向要檢查的文件。

返回值：

  • 如果文件指針已到達文件末尾，返回非零值（通常是 1）。

  • 如果文件指針尚未到達文件末尾，返回 0。

示例：
#include <stdio.h>int main() {FILE *fp = fopen("example.txt", "r");if (fp == NULL) {perror("無法打開文件");return 1;}int ch;while ((ch = fgetc(fp)) != EOF) {putchar(ch);  // 輸出字符}if (feof(fp)) {printf("\n已到達文件末尾。\n");}fclose(fp);  // 關閉文件return 0;
}
注意事項：

  • feof 在文件讀取時用來檢查是否已到達文件末尾，它不會主動讀取文件內容，因此最好在文件讀取后使用（如通過 fgetc 或 fread 等函數）。

  • 不要在 fgetc、fread 等讀取函數調用前檢查 feof，因為 feof 只能判斷是否到達文件末尾，而不是預測讀取是否成功。正確的做法是在讀取失敗或讀取結束后再檢查 feof。

總結

  • fopen：用于打開文件，返回文件指針，可以設置文件的打開模式。

  • fread：用于從文件中讀取數據，適用于讀取二進制數據。

  • fwrite：用于將數據寫入文件，適用于寫入二進制數據。

  • fseek：用于設置文件指針的位置，可以在文件內部進行定位。

  • fclose：關閉文件，釋放資源，確保數據寫入完成。

  • fputc：用于寫入單個字符，適合逐個字符地寫入文件。如果要寫入多個字符，可以多次調用 fputc，或者使用 fwrite。

  • fgetc：用于讀取單個字符。返回值是一個 int 類型，用于區分普通字符與 EOF（文件結束符）。

  • feof：用于檢查文件是否已到達末尾，但不能在讀取文件時直接判斷文件是否結束。通常在文件讀取結束后，檢查 feof 是否為真，來判斷是否到達文件末尾。

使用注意事項：

  1. 每次打開文件后，必須使用 fclose() 關閉文件，防止資源泄漏。

  2. fread 和 fwrite 操作時不會自動添加字符串結束符 \0，需要手動處理。

  3. 對于文本文件，使用 fopen、fread、fwrite 等標準庫函數進行文件操作，適用于大多數應用場景；對于高效、底層的文件操作，可以使用 open、read、write 等系統調用。

  4. 調用 fseek 時要確保文件指針在有效范圍內。

  5. fgetc讀取文件時，要根據返回值判斷是否讀取到文件結束。

  6. feof 僅用于檢測文件末尾，而不是讀取是否成功。建議在 fgetc 或 fread 讀取后檢查 feof。

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