C语言进阶：文件管理（一）

文件是相关数据的有序集合，是计算机程序设计中的核心概念之一。在日常计算机使用中，我们本质上是在与各类文件进行交互：

数据管理场景下，可通过在线协作文档（如腾讯文档）或本地电子表格（如Excel）高效完成数据采集与整理；创意设计领域，Photoshop等工具则通过对图片文件的编辑实现视觉内容的创作与优化。

一、文件的使用与分类

在计算机中，所有的文件都可以通过流进行输入、输出操作。与文本流和二进制流相对应，文件可以分为文本文件和二进制文件两种主要类别。文本文件也可以叫做ASCII文件，保存每一个字符对应的字节，存放对应的ASCII编码，而二进制文件是按照二进制编码方式存储的。

二、文件的打开和关闭

在C语言中，文件的打开与关闭操作是通过标准库函数来实现的。常用的函数包括 fopen用于打开文件，fclose用于关闭文件。这些函数定义在 <stdio.h> 头文件中，使用它们可以方便地对文件进行读写等操作，是文件处理的基础。

2.1、文件指针

typedef struct {
    short level;
    unsigned flags;
    char fd;
    unsigned char hold;
    short bsize;
    unsigned char* buffer;
    unsigned ar* curp;
    unsigned istemp;
    short token; 
} FILE;

上述就是一个C语言中系统定义的一个结构体类型FILE，编写程序时，可以用它来定义文件指针，如下所示：

FILE *file;

注意：FILE类型的变量比可以用来直接操作文件。FILE类型数据对象的位置是通过库函数来确定的，所以在 C 语言中，只能通过 FILE * 类型的指针来操作文件。

2.2、fopen函数

fopen 是 C 标准库（stdio.h）中用于打开文件并建立文件流的核心函数。通过它，程序可以以不同的模式（如读取、写入、追加等）访问文件，从而实现数据的输入/输出（I/O）操作。

函数原型如下所示：

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

参数：
filename：要打开的文件路径（可以是相对路径或绝对路径）。mode：文件打开模式（如 “r”读取、”w”写入等）。
返回值：
成功时返回指向 FILE类型对象的指针（即文件流指针），用于后续文件操作。失败时返回 NULL（如文件不存在、权限不足等），此时可用 perror()或 strerror(errno)查看错误原因。

文件打开模式（mode）有以下几种：

2.3、fclose函数

在C标准库中，fclose()函数是一个非常重要的函数，用于关闭一个已经打开的文件流。

int fclose(FILE *stream);

fclose()函数用于关闭通过 fopen() 或其他文件打开函数（如 freopen()）打开的文件流。关闭文件流是一个重要的步骤，它能够：

确保所有缓冲区中的数据被正确写入文件（尤其是对于以写或追加模式打开的文件），避免数据丢失；释放与文件流相关联的系统资源，如文件描述符，使得其他程序或进程可以访问该文件；维护程序的稳定性和资源的有效管理，防止因未关闭文件而导致的资源泄漏。

参数

stream：指向 FILE 对象的指针，该对象标识了要关闭的文件流。通常是通过 fopen() 函数返回的指针。

返回值

成功时，fclose()返回 0；失败时，返回 EOF（通常是 -1），并可能设置错误指示器（如 errno）。

三、文件打开与关闭操作实例

#include <stdio.h>
 
int main() {
    FILE *file = fopen("你的文件路径", "w"); // 以写入模式打开文件
    if (file == NULL) {
        perror("无法打开文件"); // 返回空指针说明打开失败
        return 1;
    }
 
    // 文件的写入操作
 
    // 关闭文件
    if (fclose(file) == 0) {
        printf("文件已成功关闭。
");
    } else {
        perror("关闭文件时出错");
        return 1;
    }
    
    file = NULL;
    
    return 0;
}

上述代码展示了 C 语言操作文件的基本步骤：

首先，需要定义一个 文件指针（FILE *类型），用于接收 fopen()函数的返回值。fopen()函数用于打开一个文件，并返回一个指向该文件流的指针。如果文件打开失败，则返回 NULL。由于文件可能因各种原因（如文件不存在、权限不足、路径错误等）无法打开，因此 必须检查 fopen()的返回值：
如果返回 NULL，说明文件打开失败，程序应进行错误处理（如打印错误信息并退出）。如果返回非 NULL，说明文件成功打开，可以继续进行后续操作。
一旦文件成功打开，就可以根据打开模式（如 “r”读取、”w”写入、”a”追加等）对文件进行操作。
以 “w”（写入）模式打开：可以向文件写入数据（如果文件已存在，内容会被清空）。以 “a”（追加）模式打开：可以在文件末尾追加数据，而不会覆盖原有内容。以 “r”（读取）模式打开：可以从文件读取数据。
在完成所有文件操作后，必须调用 fclose()关闭文件流，原因如下：
确保所有缓冲区的数据被正确写入磁盘（特别是写入模式时，数据可能暂存在内存缓冲区）。释放系统资源（如文件描述符），避免资源泄漏。防止文件被其他程序访问时出现冲突。
在 fclose()之后，建议将文件指针（file）设置为 NULL，以避免后续误用该指针（即防止 野指针​ 问题）。