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= C语言文件基础 =

在C语言中，文件操作是程序与外部存储设备（如硬盘、U盘等）进行数据交互的重要手段。通过文件操作，程序可以读取、写入和修改存储在文件中的数据。本章将详细介绍C语言中的文件基础概念、操作流程以及相关函数。

== 文件的基本概念 ==

文件是存储在外部存储设备上的数据集合，可以是文本文件或二进制文件。在C语言中，文件操作通常包括以下步骤：
1. '''打开文件'''：使用`fopen()`函数打开文件，并返回一个文件指针。
2. '''读写文件'''：使用`fread()`、`fwrite()`、`fscanf()`、`fprintf()`等函数进行数据读写。
3. '''关闭文件'''：使用`fclose()`函数关闭文件，释放资源。

=== 文件指针 ===
文件指针（`FILE *`）是C语言中用于操作文件的关键数据结构。它指向一个文件流，通过它可以对文件进行读写操作。例如：
<syntaxhighlight lang="c">
FILE *fp;  // 声明一个文件指针
</syntaxhighlight>

== 文件的打开与关闭 ==

=== 打开文件 ===
`fopen()`函数用于打开文件，其语法为：
<syntaxhighlight lang="c">
FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);
</syntaxhighlight>
其中：
* `filename`：文件名（包括路径）。
* `mode`：打开模式，如`"r"`（只读）、`"w"`（只写）、`"a"`（追加）等。

示例：
<syntaxhighlight lang="c">
FILE *fp = fopen("example.txt", "r");  // 以只读方式打开文件
if (fp == NULL) {
    printf("文件打开失败！\n");
    return 1;
}
</syntaxhighlight>

=== 关闭文件 ===
`fclose()`函数用于关闭文件，其语法为：
<syntaxhighlight lang="c">
int fclose(FILE *fp);
</syntaxhighlight>
示例：
<syntaxhighlight lang="c">
fclose(fp);  // 关闭文件
</syntaxhighlight>

== 文件的读写操作 ==

=== 文本文件的读写 ===
文本文件以字符形式存储数据，常用的读写函数包括：
* `fprintf()`：格式化写入文件。
* `fscanf()`：格式化读取文件。

示例：写入数据到文件
<syntaxhighlight lang="c">
FILE *fp = fopen("output.txt", "w");
if (fp == NULL) {
    printf("文件打开失败！\n");
    return 1;
}
fprintf(fp, "Hello, World!\n");  // 写入字符串
fclose(fp);
</syntaxhighlight>

示例：从文件读取数据
<syntaxhighlight lang="c">
FILE *fp = fopen("input.txt", "r");
if (fp == NULL) {
    printf("文件打开失败！\n");
    return 1;
}
char buffer[100];
fscanf(fp, "%s", buffer);  // 读取字符串
printf("读取的内容：%s\n", buffer);
fclose(fp);
</syntaxhighlight>

=== 二进制文件的读写 ===
二进制文件以字节形式存储数据，常用的读写函数包括：
* `fwrite()`：写入二进制数据。
* `fread()`：读取二进制数据。

示例：写入二进制数据
<syntaxhighlight lang="c">
int data[] = {1, 2, 3, 4, 5};
FILE *fp = fopen("data.bin", "wb");
if (fp == NULL) {
    printf("文件打开失败！\n");
    return 1;
}
fwrite(data, sizeof(int), 5, fp);  // 写入5个整数
fclose(fp);
</syntaxhighlight>

示例：读取二进制数据
<syntaxhighlight lang="c">
int data[5];
FILE *fp = fopen("data.bin", "rb");
if (fp == NULL) {
    printf("文件打开失败！\n");
    return 1;
}
fread(data, sizeof(int), 5, fp);  // 读取5个整数
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d ", data[i]);
}
fclose(fp);
</syntaxhighlight>

== 文件操作的实际应用 ==

=== 案例1：日志记录 ===
文件操作常用于记录程序运行日志。例如：
<syntaxhighlight lang="c">
FILE *log = fopen("app.log", "a");
if (log == NULL) {
    printf("日志文件打开失败！\n");
    return 1;
}
fprintf(log, "[INFO] 程序启动于 %s\n", __TIME__);
fclose(log);
</syntaxhighlight>

=== 案例2：配置文件读取 ===
程序可以通过文件操作读取配置文件。例如：
<syntaxhighlight lang="c">
FILE *config = fopen("config.ini", "r");
if (config == NULL) {
    printf("配置文件打开失败！\n");
    return 1;
}
char key[50], value[50];
while (fscanf(config, "%s = %s", key, value) != EOF) {
    printf("配置项：%s = %s\n", key, value);
}
fclose(config);
</syntaxhighlight>

== 文件操作的常见错误与处理 ==

=== 错误处理 ===
文件操作可能因权限不足、文件不存在等原因失败。可以通过检查返回值或使用`perror()`函数输出错误信息：
<syntaxhighlight lang="c">
FILE *fp = fopen("nonexistent.txt", "r");
if (fp == NULL) {
    perror("文件打开失败");  // 输出错误信息
    return 1;
}
</syntaxhighlight>

=== 文件指针的有效性 ===
操作文件前应检查文件指针是否为`NULL`，以避免程序崩溃。

== 总结 ==
C语言文件操作是程序与外部存储设备交互的重要方式。通过`fopen()`、`fclose()`、`fread()`、`fwrite()`等函数，可以实现文件的读写和管理。掌握文件操作是C语言编程的基础技能之一。

=== 练习 ===
1. 编写一个程序，将用户输入的内容保存到文件中。
2. 编写一个程序，读取文件内容并统计行数。

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