C語言文件 I/O 完全指南：文本流與二進制流深度解析

編輯：關於C語言

文件流的兩種模式

C 標準庫提供兩種文件流模式，本質上都是字節序列，區別在於數據的解釋方式：

文本流：數據以字符形式組織，按行存儲（以 \n 分隔），整數/浮點數需轉換為字符串寫入。跨平台時可能進行換行符轉換（如 Windows \r\n ↔ Unix \n）。
二進制流：直接讀寫內存中的字節表示，double 佔 8 字節，int 佔 4 字節，無任何轉換，精確保持內存位模式。

關鍵洞察：文件中都是字節序列，關鍵在於程序如何解釋它們。字符 'a' 存儲為 ASCII 97，可被解讀為字符或整數 97。

一、文本流核心函數

1. 文件打開與關閉

FILE *fopen(const char *path, const char *mode);
int fclose(FILE *fp);

常用模式：

模式	說明
`r`	只讀，文件必須存在
`r+`	讀寫，文件必須存在
`w`	只寫，截斷或創建
`w+`	讀寫，截斷或創建
`a`	追加寫入，創建或定位到末尾
`a+`	追加讀寫

注意：讀寫切換時需調用 fflush() 刷新緩衝區，或用 fseek()/rewind() 重定位指針，否則可能導致數據丟失或覆蓋。

2. 字符級 I/O

int fputc(int c, FILE *stream);  // 寫入字符
int fgetc(FILE *stream);         // 讀取字符
// 對應宏版本：putc(), getc()

實際操作均通過內存緩衝區，非逐字符訪問磁盤。

3. 行級 I/O

int fputs(const char *s, FILE *stream);           // 寫入字符串（不含 \0）
char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);     // 讀取一行（含 \n，以 \0 結尾）

4. 格式化 I/O

int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);
int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);

5. 緩衝區控制

int fflush(FILE *stream);  // 強制寫入磁盤
void rewind(FILE *stream); // 等同 fseek(fp, 0, SEEK_SET)

6. 錯誤處理最佳實踐

FILE *fp = fopen("test.txt", "r");
if (!fp) {
    fprintf(stderr, "無法打開文件: %s\n", strerror(errno));
    exit(EXIT_FAILURE);
}

二、二進制流操作

在模式字符串中添加 b：rb、wb、rb+ 等。

1. 塊讀寫

size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

size：單個元素字節數
nmemb：元素個數
總字節數 = size * nmemb

2. 隨機訪問

long ftell(FILE *stream);                    // 獲取當前位置
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);  // 移動位置
// whence: SEEK_SET(開頭) SEEK_CUR(當前) SEEK_END(結尾)

int fgetpos(FILE *stream, fpos_t *pos);      // 獲取位置（可移植）
int fsetpos(FILE *stream, const fpos_t *pos); // 設置位置

注意：追加模式（a/a+）下不可修改寫入位置，數據總寫入文件末尾。

三、實戰代碼片段

文本文件逐行處理

char line[256];
while (fgets(line, sizeof(line), fp)) {
    // 處理每一行，line 包含換行符
    line[strcspn(line, "\n")] = '\0';  // 移除換行符
}

二進制結構體讀寫

typedef struct {
    int id;
    double score;
    char name[32];
} Student;

Student stu = {1001, 95.5, "張三"};
fwrite(&stu, sizeof(Student), 1, fp);  // 寫入
fread(&stu, sizeof(Student), 1, fp);   // 讀取