C语言文件随机读写的完全指南

导读

无论是字符级的 fgetc/fputc，字符串操作的 fgets/fputs，还是格式化的 fscanf/fprintf，以及二进制的 fread/fwrite，这些函数都遵循着"从头到尾、依次处理"的顺序读写模式。

然而，在实际编程中，我们常常需要更灵活的文件操作方式。今天，我们将进入文件操作的另一个重要领域——随机读写，学习如何精准控制文件中的读写位置。让我们开始探索以下五个核心函数：

• fseek —— 设置文件中的位置指示器位置
• ftell —— 获取文件中的位置指示器位置
• rewind —— 重置文件中的位置指示器位置
• fgetpos —— 获取文件中的位置指示器位置
• fsetpos —— 设置文件中的位置指示器位置

一、fseek

上图给出了函数用法的介绍，我们可以看到该函数不仅能够对文本文件使用，还可以对二进制文件使用；

上图给我们介绍了函数的三个参数与返回值，从这两张图片介绍中，我们可以了解该函数的使用方法：

• 向函数中传入3个参数
  • stream ：指向识别流的 file 对象指针
  • offset ：文件中光标的位置
    • 二进制文件中：从 origin 的参考值中偏移的字节数
    • 文本文件中：0 或者由 ftell 函数获取的返回值
  • origin ：为 offset 参考的位置
    • seek_set ： 文件开头
    • seek_cur ：文件指针的当前位置
    • seek_end ：文件末尾
• 函数会将与流关联的文件内部的光标设置为一个新位置：
  • 二进制文件：新位置由 origin 的参考位置的偏移量 offset 定义
  • 文本文件：新位置为 0 或者由先前调用 ftell 函数时的返回值，并且 origin 的参考值必须为 seek_set ，即文件开头；
  • 当函数在这些参考值之外调用其他值，是否支持还取决于特定的系统和库的实现。即若当前系统支持，那此时的使用方法无法移植。
• 函数在完成设置后，会给出相应的返回值：
  • 设置成功，则函数返回 0
  • 设置失败，则函数返回非零值
  • 如果发生读取或写入错误，则函数会设置错误指示器（ferror）

从用法中我们可以看到，该函数的使用与 ftell 函数是分不开的，因此我们下面直接来看一下 ftell 函数应该如何使用；

二、ftell

2.1 函数介绍

该函数的使用方法为：

• 向函数中传入一个参数：
  • stream ：指向识别流的 file 对象指针
• 函数会从流中获取当前位置指示器的值
  • 成功时，则将当前值返回
  • 失败时，则返回 -1l ，并将 errno 设置为系统的特定正值

2.2 函数使用

该函数的使用我们可以简单的理解为，函数会获取文件中的光标位置：

• 当文件为二进制文件时，函数的返回值为文件光标从文件开头开始的偏移量
• 当文件为文本文件时，函数的返回值可能没有实际意义，但是仍可在调用 fseek 时作为函数参数，让 fseek 将光标的位置恢复到当前位置

现在对于 fseek 和 ftell 这两个函数我们就能够理解为：

• ftell 用于获取文件中的光标位置
• fseek 用于设置文件中的光标位置

接下来我们就可以尝试着使用这两个函数了：

void test1() {
	file* pf = fopen("c:\\users\\liqian\\desktop\\data.txt", "r+");
	if (pf == null) {
		perror("fopen");
		return;
	}

	// 通过 ftell 获取文件中的光标当前位置
	long int index = ftell(pf);
	// 检查返回值
	if (index == -1l) {
		perror("ftell");
		fclose(pf);
		pf = null;
		return;
	}

	// 通过 fgetc 读取当前位置的文本信息
	int ch = fgetc(pf);
	while (ch != eof) {
		printf("ch = %c\n", ch);
		ch = fgetc(pf);
	}

	// 通过 fseek 设置文件中的光标位置
	int set = fseek(pf, index, seek_set);
	// 由于我们打开的为文本文件，因此 origin 的值必须为文件开头（seek_set）

	if (set != 0) {
		perror("fseek");
		fclose(pf);
		pf = null;
		return;
	}

	// 再一次读取当前位置的元素
	ch = fgetc(pf);
	printf("ch = %c\n", ch);

	fclose(pf);
	pf = null;
}

这里的测试代码逻辑比较简单：

• 先通过 ftell 记录文件当前的光标起始位置
• 通过 fgetc 进行内容读取，直到光标移动到文件末尾
• 之后通过 fseek 重新设置光标的位置
• 最后再一次通过 fgetc 来读取当前位置的内容

下面我们就来运行以下该测试代码：

从测试结果中可以看到，文件刚打开时，光标的位置为文件开头，当我们通过 ftell 记录了此时的位置后，我们通过 fgetc 移动了光标，不管光标最后在哪里，我们都可以通过 fseek 函数将光标设置到最初我们记录的位置；

那可能有朋友会问，如果我们在记录光标的起始位置时，光标并不在文件开头，这时我们需要将光标重置到文件开头，应该怎么办呢？

此时有两种办法：

• 通过将 offset 参数值置为 0 ，即 int set = fseek(pf, 0, seek_set);
• 通过 rewind 函数重置光标位置

接下来，我们就来看看 rwind 函数的具体用法；

三、rewind

3.1 函数介绍

该函数的用法如下：

• 向函数中传入一个参数：
  • stream ：指向标识流的 file 对象指针
• 函数会清除流中的文件末尾内部指示器和错误内部指示器，并将文件内部的位置指示器设置为文件开头

3.2 函数使用

该函数简单的理解就是用于重置文件内部的光标位置。接下来我们就来对其进行测试：

void test2() {
	file* pf = fopen("c:\\users\\liqian\\desktop\\data.txt", "r+");
	if (pf == null) {
		perror("fopen");
		return;
	}

	// 通过 fgetc 先读取一定的文本信息
	for (int i = 0; i < 3; i++) {
		int ch = fgetc(pf);
		printf("ch = %c ", ch);
	}
	printf("\n");

	// 通过 ftell 获取文件中的光标当前位置
	long int index = ftell(pf);
	// 检查返回值
	if (index == -1l) {
		perror("ftell");
		fclose(pf);
		pf = null;
		return;
	}

	// 通过 fgetc 读取当前位置的文本信息
	int ch = fgetc(pf);
	while (ch != eof) {
		printf("ch = %c ", ch);
		ch = fgetc(pf);
	}
	printf("\n");

	// 通过 fseek 设置文件中的光标位置
	int set = fseek(pf, index, seek_set);
	// 由于我们打开的为文本文件，因此 origin 的值必须为文件开头（seek_set）

	if (set != 0) {
		perror("fseek");
		fclose(pf);
		pf = null;
		return;
	}

	// 再一次读取当前位置的元素
	ch = fgetc(pf);
	printf("ch = %c\n", ch);

	// 通过 rewind 重置光标位置
	rewind(pf);

	// 再一次读取当前位置的元素
	ch = fgetc(pf);
	printf("ch = %c\n", ch);

	fclose(pf);
	pf = null;
}

我们此时的测试逻辑很简单：

• 文件在打开时，光标会位于文件开头
• 首先，我们通过 fgetc 读取数据来移动光标
• 完成写入后，通过 ftell 来记录光标此时的位置
• 接下来，我们继续通过 fgetc 读取数据，进一步移动光标
• 之后，我们再通过 fseek 来恢复光标的位置
• 最后，我们再通过 rewind 来重置光标的位置

下面我们就来对其测试一下：

可以看到，当我们使用 rewind 后，光标的位置就从我们最开始记录的 l 处重置为了文件开头 h 处。

因此当我们在对文件进行操作时，如果我们需要重置光标的位置，我们就可以通过 rewind 实现。

四、fgetpos

4.1 函数介绍

该函数的用法如下所示：

• 向函数中传入两个参数：
  • stream ：指向标识流的 file 对象指针
  • pos ：指向 fpos_t 对象指针
• 函数会将从 stream 中获取到的当前位置信息填入到 pos 中
  • 成功时，函数返回 0
  • 发生错误时，errno 会被设置为平台特定的正值，并且函数返回一个非零值

4.2 fpos_t

在函数的用法介绍中，我们看到了一个新的类型：fpos_t 。那么在使用该函数前，我们先来认识一下这个新的类型：

该类型就是专门用于记录文件中的光标位置的类型，该类型的变量中存储的信息，通常是通过 fgetpos 函数进行填充，并且其变量中的信息不能直接读取，只能够在调用 fsetpos 时，作为参数使用。

那也就是说，fgetpos 与 fsetpos 这两个函数应该搭配起来使用，那么接下来我们就一起来看看如何 fsetpos 的具体用法；

五、fsetpos

5.1 函数介绍

该函数的用法如下所示：

• 向函数中传入两个参数：
  • stream ：指向标识流的 file 对象指针
  • pos ：指向 fpos_t 对象指针
• 函数会将 stream 的当前位置恢复到 pos 中
  • 成功时，函数返回 0
  • 发生错误时，errno 会被设置为平台特定的正值，并且函数返回一个非零值

5.2 函数使用

该函数的用法我们可以简单的理解为，将文件中的光标位置恢复到 pos 中存储的位置。

这里需要注意的是，pos_t 的对象中存储的信息只能通过 fgetpos 获取，我们无法直接对其进行赋值操作！！！

接下来我们就来尝试着使用一下这两个函数：

void test3() {
	file* pf = fopen("c:\\users\\liqian\\desktop\\data.txt", "r");
	if (pf == null) {
		perror("fopen");
		return;
	}

	// 通过 fgetc 读取数据来移动光标
	for (int i = 0; i < 3; i++) {
		int ch = fgetc(pf);
		printf("ch = %c\n", ch);
	}
	printf("\n");
	// 记录光标位置变量
	fpos_t pos;

	// 通过 fgetpos 获取当前光标位置
	int get = fgetpos(pf, &pos);

	// 通过 fgetc 移动光标
	int ch = fgetc(pf);
	while (ch != '!') {
		printf("ch = %c\n", ch);
		ch = fgetc(pf);
	}

	printf("\nch = %c\n", ch);

	// 通过 fsetpos 来恢复光标位置
	int set = fsetpos(pf, &pos);
	
	ch = fgetc(pf);
	printf("\nch = %c\n", ch);

	fclose(pf);
	pf = null;
}

这一次我们测试的逻辑与前面的逻辑一致：

• 先通过 fgetc 来移动光标
• 再通过 fgetpos 来获取光标位置信息
• 之后再一次通过 fgetc 来移动光标
• 最后通过 fsetpos 来设置光标位置

下面我们就来测试一下：

可以看到，函数 fgetpos 与 fsetpos 二者配合起来使用，同样能够达到光标定位与设置的效果。

现在问题来了，这两个函数与前面我们介绍的 ftell 和 fseek 之间有什么不同呢？

5.3 函数比较

5.3.1 相同点

不管是 ftell 与 fseek 的搭配使用，还是 fgetpos 与 fsetpos 的搭配使用，他们都是用来完成两件事：

• 记录光标位置
• 设置光标位置

5.3.2 不同点

这二者之间不同的地方在于—— 记录光标位置的方式不同：

• ftell 是通过 long int 类型的变量来记录光标的位置
• fgetpos 则是通过 fpos_t 类型的变量来记录光标位置

因此，这就导致了二者能够处理的文件大小有所区别：

• 当光标的位置值大于 long int 时，我们再通过 ftell 来记录光标的位置就会出现问题
• 由于 fgetpos 是通过 fpos_t 来记录，因此，我们不需要考虑光标的位置是否会存在溢出的情况

也就是说，当我们处理大文件时，我们选择使用 fgetpos 和 fsetpos 会更加保险一点。

结语

通过今天的学习，我们深入掌握了c语言中实现文件随机读写的五个核心函数。让我们简单回顾一下本篇的重要内容：

函数功能总结：

• fseek：精确定位文件光标，支持三种参考位置（文件头、当前位置、文件尾）
• ftell：获取当前光标位置，为 fseek 提供定位依据
• rewind：快速重置光标到文件开头，并清除错误指示器
• fgetpos：使用fpos_t类型安全记录光标位置
• fsetpos：与 fgetpos 配合，精准恢复光标位置

关键区别：

• ftell/fseek 使用 long 类型，适合一般文件操作
• fgetpos/fsetpos 使用 fpos_t 类型，更适合大文件处理

实践价值：

掌握了这些函数，我们就能在文件中自由"穿梭"，实现高效的随机访问，为复杂文件操作打下坚实基础。

以上就是c语言文件随机读写的完全指南的详细内容，更多关于c语言文件随机读写的资料请关注代码网其它相关文章！