【C语言】文件操作（二）

前言：
在文件操作（一）中我们了解了文件及文件指针，还有文件的打开和关闭。在这篇博客我们学习顺序读写文件的几个函数。

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一、文件的顺序读写

1.1 顺序读写函数介绍

函数名	功能	适用于
fgetc	字符输⼊函数	所有输⼊流
fputc	字符输出函数	所有输出流
fgets	⽂本⾏输⼊函数	所有输⼊流
fputs	⽂本⾏输出函数	所有输出流
fscanf	格式化输⼊函数	所有输⼊流
fprintf	格式化输出函数	所有输出流
fread	⼆进制输⼊	⽂件
fwrite	⼆进制输出	⽂件

fgetc 字符输入函数

int fgetc(FILE *stream)
参数——stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要在上面执行操作的流。

返回值——该函数以无符号 char 强制转换为 int 的形式返回读取的字符（整数代表从文件流中读取的下一个字符的字符编码值），如果到达文件末尾或发生读错误，则返回 EOF。

实例：

#include 

int main() {
    // 打开文件以供读取
    FILE *file = fopen("example.txt", "r");//"r"不会自动创建文件，需要我们自己在创建

    if (file == NULL) {
        perror("无法打开文件");
        return 1;
    }

    int character;
    
    // 使用 fgetc 逐字符读取文件内容
    while ((character = fgetc(file)) != EOF) {
        // 打印读取的字符
        putchar(character);
    }

    // 关闭文件
    fclose(file);

    return 0;
}

创建文本文档：

运行结果：

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fputc 字符输出函数

int fputc(int char, FILE *stream)
参数——char -- 这是要被写入的字符。该字符以其对应的 int 值进行传递。
      stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要被写入字符的流。

返回值——如果没有发生错误，则返回被写入的字符。如果发生错误，则返回 EOF，并设置错误标识符。

实例：

#include 

int main() {
    // 打开文件以供写入
    FILE *file = fopen("output.txt", "w");//"w"如果没有output.txt文件，建⽴⼀个新的⽂件
    if (file == NULL) {
        perror("无法打开文件");
        return 1;
    }

    // 要写入文件的字符
    char character = 'A';

    // 使用 fputc 将字符写入文件
    if (fputc(character, file) == EOF) {
        perror("写入文件时出错");
        return 1;
    }

    // 关闭文件
    fclose(file);

    return 0;
}

运行结果：

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fgets 文本行输入函数

char *fgets(char *str, int n, FILE *stream)
参数——str -- 这是指向一个字符数组的指针，该数组存储了要读取的字符串。
      n -- 这是要读取的最大字符数（包括最后的空字符）。通常是使用以 str 传递的数组长度。
      stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要从中读取字符的流。

返回值——如果成功，该函数返回相同的 str 参数。如果到达文件末尾或者没有读取到任何字符，str 的内容保持不变，并返回一个空指针。如果发生错误，返回一个空指针。

实例：

#include 

int main() {
    // 打开文件以供读取
    FILE* file = fopen("example.txt", "r");
    if (file == NULL) {
        perror("无法打开文件");
        return 1;
    }

    // 字符数组用于存储读取的文本行
    char buffer[13];

    // 使用 fgets 从文件中读取一行文本
    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), file) != NULL) {
        // 打印读取的文本行
        printf("%s", buffer);
    } 

    // 关闭文件
    fclose(file);

    return 0;
}

创建文本文档：

运行结果：

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fputs 文本行输出函数

int fputs(const char *str, FILE *stream)
参数——str -- 这是一个数组，包含了要写入的以空字符终止的字符序列。
      stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象标识了要被写入字符串的流。

返回值——该函数返回一个非负值，如果发生错误则返回 EOF。

实例：

#include 

int main() {
    // 打开文件以供写入
    FILE *file = fopen("output.txt", "w");
    if (file == NULL) {
        perror("无法打开文件");
        return 1;
    }

    // 要写入文件的字符串
    const char *text = "Hello, World!";

    // 使用 fputs 将字符串写入文件
    if (fputs(text, file) == EOF) {
        perror("写入文件时出错");
        return 1;
    }

    // 关闭文件
    fclose(file);

    return 0;
}

运行结果：

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fread —二进制输入 fwrite —二进制输入

//fread
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)
参数——ptr -- 这是指向带有最小尺寸 size*nmemb 字节的内存块的指针。
      size -- 这是要读取的每个元素的大小，以字节为单位。
      nmemb -- 这是元素的个数，每个元素的大小为 size 字节。
      stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象指定了一个输入流。

返回值——成功读取的元素总数会以 size_t 对象返回，size_t 对象是一个整型数据类型。如果总数与 nmemb 参数不同，则可能发生了一个错误或者到达了文件末尾。

//fwrite
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)
参数——ptr -- 这是指向带有最小尺寸 size*nmemb 字节的内存块的指针。
      size -- 这是要读取的每个元素的大小，以字节为单位。
      nmemb -- 这是元素的个数，每个元素的大小为 size 字节。
      stream -- 这是指向 FILE 对象的指针，该 FILE 对象指定了一个输入流。
返回值——如果成功，该函数返回一个 size_t 对象，表示元素的总数，该对象是一个整型数据类型。如果该数字与 nmemb 参数不同，则会显示一个错误

实例：

//首先使用fwrite写入二进制数据，然后用fread读出
#include 

int main() {
    // 创建一个包含二进制数据的数组
    int data_to_write[5] = { 1, 2, 3, 4, 5 };

    // 打开一个二进制文件以供写入
    FILE* file_write = fopen("binary_data.bin", "wb");

    if (file_write == NULL) {
        perror("无法打开文件");
        return 1;
    }

    // 使用 fwrite 写入二进制数据到文件
    size_t elements_written = fwrite(data_to_write, sizeof(int), 5, file_write);

    if (elements_written < 5) {
        perror("写入文件时出错");
        fclose(file_write);
        return 1;
    }

    // 关闭文件
    fclose(file_write);

    // 打开同一个二进制文件以供读取
    FILE* file_read = fopen("binary_data.bin", "rb");

    if (file_read == NULL) {
        perror("无法打开文件");
        return 1;
    }

    // 从文件中读取二进制数据
    int data_read[5];

    size_t elements_read = fread(data_read, sizeof(int), 5, file_read);

    if (elements_read < 5) {
        perror("读取文件时出错");
        fclose(file_read);
        return 1;
    }

    // 关闭文件
    fclose(file_read);

    // 打印读取的数据
    printf("读取的数据：");
    for (size_t i = 0; i < elements_read; i++) {
        printf("%d ", data_read[i]);
    }
    printf("\n");

    return 0;
}

运行结果：

二进制文件：

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1.2 比较一些函数

输入函数	功能	函数声明
scanf	从标准输入（通常是键盘）读取格式化输入	*int scanf(const char format, …);
fscanf	从文件流中读取格式化输入	int fscanf(FILE *stream, const char *format, …);
sscanf	从字符串中读取格式化输入	int sscanf(const char *str, const char *format, …);

输入函数	功能	函数声明
printf	将格式化的输出写入到标准输出（通常是终端屏幕）	int printf(const char *format, …);
fprintf	将格式化的输出写入到文件流	int fprintf(FILE *stream, const char *format, …);
sprintf	将格式化的输出写入到字符串	int sprintf(char *str, const char *format, …);

可以看到，fscanf 和 sscanf 与 fprintf 和 sprintf ，跟scanf 和 sprintf 的使用是相似的，唯一不同的是，它们输入和输出函数从不同的源（标准输入、文件、字符串）读取数据，或将数据输出到不同的目标（标准输出、文件、字符串）。
实例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include 

int main() {
    int num;
    char name[20];
    FILE* file;

    // 输入函数示例
    printf("请输入一个整数：");
    scanf("%d", &num); // 从标准输入读取整数，并放入num

    file = fopen("input.txt", "r");
    if (file != NULL) {
    
        // 从文件中读取一个字符串，并放入name（提前创建input.txt,并将"Hello,"保存在文件中）
        fscanf(file, "%s", name); 
        fclose(file);
    }

    char input_string[] = "John";
    // 从字符串中解析整数和字符串，
    //已经在input.txt中读取了字符串"Hello,"并放在了name中
    //需要在name加上6个偏移量处读取input_string字符串，防止字符串被覆盖
    sscanf(input_string, "%s", name + 6);

    // 输出函数示例
    printf("整数：%d\n", num); // 输出到标准输出，预期结果  整数：20
    file = fopen("output.txt", "w");
    if (file != NULL) {
        fprintf(file, "整数：%d\n", num); // 输出到文件output.txt，预期结果  整数：20
        fclose(file);
    }

    char output_string[50];
    sprintf(output_string, "Hello,%s!", name); // 输出到字符串，预期结果  Hello,Hello,John!
    printf("%s\n", output_string);

    return 0;
}

创建文件：

运行结果：

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在上一篇博客【C语言】文件操作（一）中我们讲到标准流的时候，我们说：实际上 stdin stdout stderr 都是在C标准库中定义的全局变量，具有与 FILE* 类型相同的类型。这使得它们可以作为参数传递给标准库函数。

为了证明这一点，举例：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include 

int main() {
    int num;

    // 从标准输入（键盘）读取数据
    printf("请输入一个整数：");
    fscanf(stdin,"%d", &num);

    // 将错误消息写入标准错误
    if (num < 0) {
        fprintf(stderr, "错误：输入的数字不能为负数\n");
        return 1;
    }

    // 输出结果到标准输出
    fprintf(stdout,"您输入的数字是：%d\n", num);

    return 0;
}

但在实际应用中我们并不需要这样做，因为程序在启动的时候，标准流是默认打开的，scanf 和 printf就可以满足我们在从键盘输⼊数据，向屏幕上输出数据。

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