C 語言文件隨機讀寫（十）：fseek/ftell/fread/fwrite 實現任意位置訪問

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前言

順序讀寫僅能線性流動，隨機訪問則賦予程序「跳轉至任意位置讀寫」的能力，是數據庫索引、大文件處理、二進制格式解析的基石。本文系統講解 fseek/ftell 定位機制、fread/fwrite 數據塊傳輸，並給出二進制文件隨機讀寫完整範例。

一、隨機訪問四大核心函數

1. `fseek`：移動文件位置指示器

int fseek(FILE *stream, long offset, int fromwhere);

offset：相對 fromwhere 的位元組偏移量（long 支援 >64KB 文件）。
fromwhere 三大基準點：

符號常數	值	含義
`SEEK_SET`	0	文件開頭
`SEEK_CUR`	1	當前位置
`SEEK_END`	2	文件末尾

返回 0 成功，非 0 失敗。
**主要用於二進制文件**；文本文件因換行符轉換，位元組偏移不可預測。

2. `ftell`：獲取當前位置

long ftell(FILE *stream);

返回距文件開頭的位元組偏移量 (long)。
返回 -1 表示出錯。
配合 fseek 實現「記住位置 → 跳轉 → 恢復位置」。

3. `fread`：讀取數據塊

size_t fread(void *buf, size_t size, size_t count, FILE *stream);

從 stream 讀取 count 個項目，每項 size 位元組，存入 buf。
返回**成功讀取的項目數**（可能小於 count，遇 EOF/錯誤）。
位置指示器自動前移 size * count 位元組。

4. `fwrite`：寫入數據塊

size_t fwrite(const void *buf, size_t size, size_t count, FILE *stream);

向 stream 寫入 buf 中 count 個項目，每項 size 位元組。
返回成功寫入項目數。
位置指示器自動前移。

二、經典範例：二進制文件第 8 位元組讀取

#include 
#include 

main() {
    FILE *fp;
    if ((fp = fopen("test_b.dat", "rb")) == NULL) {
        printf("Can't open file");
        exit(1);
    }
    fseek(fp, 8, SEEK_SET);  // 從開頭偏移 8 位元組
    fgetc(fp);               // 讀取該位置字符
    fclose(fp);
}

三、結構體數組隨機存取完整範例

#include 
#include 

struct Record {
    int id;
    char name[20];
    double score;
};

int main() {
    FILE *fp = fopen("records.dat", "wb+");
    if (!fp) return 1;

    struct Record recs[3] = {
        {1, "Alice", 92.5},
        {2, "Bob",   87.0},
        {3, "Carol", 95.5}
    };

    /* 寫入 3 條記錄 */
    fwrite(recs, sizeof(struct Record), 3, fp);

    /* 隨機讀取第 2 條 (索引 1) */
    fseek(fp, 1 * sizeof(struct Record), SEEK_SET);
    struct Record r;
    fread(&r, sizeof(struct Record), 1, fp);
    printf("ID=%d Name=%s Score=%.1f\n", r.id, r.name, r.score);

    /* 修改第 1 條並寫回 */
    fseek(fp, 0, SEEK_SET);
    r.score = 93.0;
    fwrite(&r, sizeof(struct Record), 1, fp);

    fclose(fp);
    return 0;
}

四、關鍵技術細節與避坑指南

陷阱	說明	對策
文本模式用 fseek	換行符轉換導致偏移量不準	二進制模式 (`"rb"`/`"wb"`) 使用隨機訪問
fread/fwrite 返回值未檢查	部分讀寫/錯誤靜默失敗	必檢查返回值 == count
結構體填充導致跨平台不兼容	不同編譯器對齊不同，文件格式不固定	使用 `#pragma pack` 或手動序列化
offset 用 int 而非 long	大文件 (>2GB) 溢出	堅持 `long` / `off_t` / `int64_t`
ftell 返回 -1 未處理	錯誤傳播	檢查 `if (pos == -1L) handle_error();`