C 语言中的文件处理与I_O操作

# 1. 文件处理基础

## 1.1 文件操作概述
文件操作是指在计算机中对文件进行创建、打开、关闭、读取和写入等操作的过程。在C语言中，文件操作是通过标准I/O库来实现的，通过使用文件指针进行文件操作。

## 1.2 文件指针的概念和作用
文件指针是一个指向文件的指针变量，通过文件指针可以实现对文件的顺序读写。文件指针的移动可以实现对文件的定位和偏移操作。

## 1.3 打开和关闭文件
在C语言中，使用fopen()函数来打开文件，并使用fclose()函数来关闭文件。打开文件时需要指定文件名、打开模式和读写权限等参数。

## 1.4 文件读写权限和模式
打开文件时需要指定读写权限，包括"r"（只读）、"w"（只写）、"a"（追加）等模式。此外，还可以指定文件的打开模式，包括文本模式和二进制模式等。

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *filePointer;
    char *fileName = "example.txt";
    char *mode = "r";

    // Open file
    filePointer = fopen(fileName, mode);
    if (filePointer == NULL) {
        printf("Failed to open file.\n");
    } else {
        printf("File opened successfully.\n");

        // File operations

        // Close file
        fclose(filePointer);
    }
    return 0;
}

在以上代码中，首先使用fopen()函数打开了一个文件，然后进行操作后使用fclose()函数关闭了文件。

# 2. 文件读操作

在C语言中，文件读取是一种常见的操作，可以使用不同的函数来实现文件读取。本章将介绍文件读取的方法以及如何处理错误和异常情况。

### 2.1 使用fgetc()和fgets()读取文件内容

在C语言中，可以使用`fgetc()`函数从文件中逐字符地读取内容，使用`fgets()`函数从文件中逐行地读取内容。这两种函数可以帮助我们逐步获取文件中的数据，便于后续的处理和分析。

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file;
    char ch;
    char buffer[255];

    // 以只读模式打开文件
    file = fopen("example.txt", "r");
    // 使用fgetc()逐字符读取文件内容
    while ((ch = fgetc(file)) != EOF) {
        printf("%c", ch);
    }

    // 使用fgets()逐行读取文件内容
    while (fgets(buffer, 255, file) != NULL) {
        printf("%s", buffer);
    }

    // 关闭文件
    fclose(file);

    return 0;
}

运行结果：

This is the content of the file.
It has multiple lines.

### 2.2 逐行读取文件

通常情况下，我们更倾向于按行读取文件内容，因为这样更符合我们对文本数据的处理习惯。逐行读取文件内容可以使用`fgets()`函数，该函数可以在指定的缓冲区内获取一行内容。

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *file;
    char buffer[255];

    // 以只读模式打开文件
    file = fopen("example.txt", "r");
    // 使用fgets()逐行读取文件内容
    while (fgets(buffer, 255, file) != NULL) {
        printf("%s", buffer);
    }

    // 关闭文件
    fclose(file);

    return 0;
}

运行结果：

This is the content of the file.
It has multiple lines.

### 2.3 二进制文件的读取方法

除了文本文件外，C语言也支持对二进制文件的读取操作。使用`fread()`函数可以实现对二进制文件的读取，该函数可以同时读取多个字节的数据。

#include <stdio.h>

struct Record {
    int id;
    char name[50];
};

int main() {
    FILE *file;
    struct Record record;

    // 以二进制只读模式打开文件
    file = fopen("data.dat", "rb");

    // 逐条读取二进制数据
    while (fread(&record, sizeof(struct Record), 1, file) == 1) {
        printf("ID: %d, Name: %s\n", record.id, record.name);
    }

    // 关闭文件
    fclose(file);

    return 0;
}

### 2.4 错误处理和异常情况

在文件读取过程中，可能会遇到一些异常情况，比如文件不存在、权限不足、文件损坏等。这时，我们需要进行错误处理，以保证程序的稳定运行。在C语言中，可以使用`errno`和`perror()`函数来输出错误信息，或者使用`feof()`函数判断文件结束标志。

#include <stdio.h>
#include <errno.h>

int main() {
    FILE *file;
    // 尝试以只读模式打开不存在的文件
    file = fopen("nonexistent.txt", "r");

    if (file == NULL) {
        perror("Error");
        printf("Errno: %d\n", errno);
    }

    // 关闭文件
    if (file != NULL) {
        fclose(file);
    }

    return 0;
}

以上是文件读取的基本操作和异常处理方法，通过这些方法，可以实现对文件内容的有效读取并处理可能发生的异常情况。

# 3. 文件写操作

文件写操作是对文件进行写入数据的过程，包括向文件中写入字符、字符串和二进制数据等。在C语言中，我们可以使用不同的函数来实现文件写操作，下面将详细介绍相关内容。

#### 3.1 使用fputc()和fputs()向文件写入内容

首先，我们可以使用fputc()函数向文件中写入单个字符。该函数的原型为：`int fputc(int c, FILE *stream)`，其中c是欲写入的字符，stream是文件流。下面是一个示例：

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *fp;
    fp = fopen("output.txt", "w