C编程中fread()和fwrite()函数详解
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C编程中fread()和fwrite()函数详解
引用
CSDN
1.
https://blog.csdn.net/mzgxinhua/article/details/140058586
在C语言编程中，处理文件输入和输出是必不可少的一部分。标准库提供了多种函数来简化这一过程，其中
fread()和fwrite()函数是处理二进制文件读写操作的两种常用函数。本文将详细介绍这两个函数的使用方法、原理以及应用场景，帮助读者更好地理解和使用它们。
一、基础概念
1.1 文件操作基础
在C语言中，文件操作是通过标准I/O库（stdio.h）中的函数进行的。文件操作的一般步骤包括：
- 打开文件：使用
fopen()函数。 - 读写文件：使用
fread()和fwrite()函数。 - 关闭文件：使用
fclose()函数。
1.2 二进制文件与文本文件
文件在计算机中有两种基本形式：二进制文件和文本文件。文本文件包含人类可读的字符，而二进制文件则包含机器可读的二进制数据。fread()和fwrite()主要用于处理二进制文件，因为它们直接读写原始数据，而不进行任何格式转换。
二、fread()函数详解
2.1 函数原型
fread()函数的原型定义在stdio.h头文件中，原型如下：
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
2.2 参数解释
ptr：指向存储读取数据的缓冲区的指针。size：每个数据单元的大小（以字节为单位）。nmemb：要读取的数据单元的数量。stream：文件指针，指向要读取的文件。
2.3 返回值
fread()返回成功读取的数据单元数量。如果返回值小于nmemb，则可能是遇到了文件结尾或发生了读取错误。
2.4 示例代码
以下示例展示了如何使用fread()从二进制文件中读取数据：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
FILE *file;
char buffer[100];
size_t bytesRead;
// 打开文件以读取模式
file = fopen("example.bin", "rb");
if (file == NULL) {
perror("Failed to open file");
return EXIT_FAILURE;
}
// 读取文件内容
bytesRead = fread(buffer, sizeof(char), sizeof(buffer), file);
if (bytesRead < sizeof(buffer)) {
if (feof(file)) {
printf("End of file reached.\n");
} else if (ferror(file)) {
perror("Error reading file");
}
}
// 处理读取的数据（例如打印）
printf("Read %zu bytes from file.\n", bytesRead);
// 关闭文件
fclose(file);
return EXIT_SUCCESS;
}
三、fwrite()函数详解
3.1 函数原型
fwrite()函数的原型定义在stdio.h头文件中，原型如下：
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
3.2 参数解释
ptr：指向要写入数据的缓冲区的指针。size：每个数据单元的大小（以字节为单位）。nmemb：要写入的数据单元的数量。stream：文件指针，指向要写入的文件。
3.3 返回值
fwrite()返回成功写入的数据单元数量。如果返回值小于nmemb，则可能是发生了写入错误。
3.4 示例代码
以下示例展示了如何使用fwrite()向二进制文件中写入数据：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
FILE *file;
char buffer[100] = "This is an example of fwrite() function in C programming.";
size_t bytesWritten;
// 打开文件以写入模式
file = fopen("example.bin", "wb");
if (file == NULL) {
perror("Failed to open file");
return EXIT_FAILURE;
}
// 写入文件内容
bytesWritten = fwrite(buffer, sizeof(char), sizeof(buffer), file);
if (bytesWritten < sizeof(buffer)) {
perror("Error writing file");
} else {
printf("Written %zu bytes to file.\n", bytesWritten);
}
// 关闭文件
fclose(file);
return EXIT_SUCCESS;
}
四、fread()和fwrite()的应用场景
4.1 处理结构体数据
fread()和fwrite()常用于处理结构体数据。以下示例展示了如何读写结构体：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct {
int id;
char name[20];
float salary;
} Employee;
int main() {
FILE *file;
Employee emp = {1, "John Doe", 50000.0};
Employee readEmp;
// 写入结构体数据到文件
file = fopen("employee.bin", "wb");
if (file == NULL) {
perror("Failed to open file");
return EXIT_FAILURE;
}
fwrite(&emp, sizeof(Employee), 1, file);
fclose(file);
// 从文件读取结构体数据
file = fopen("employee.bin", "rb");
if (file == NULL) {
perror("Failed to open file");
return EXIT_FAILURE;
}
fread(&readEmp, sizeof(Employee), 1, file);
fclose(file);
// 打印读取的数据
printf("ID: %d, Name: %s, Salary: %.2f\n", readEmp.id, readEmp.name, readEmp.salary);
return EXIT_SUCCESS;
}
4.2 处理大数据文件
在需要处理大数据文件时，fread()和fwrite()的高效性显得尤为重要。以下示例展示了如何批量读取和写入大数据文件：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
FILE *srcFile, *destFile;
char buffer[1024];
size_t bytesRead;
// 打开源文件和目标文件
srcFile = fopen("source.dat", "rb");
if (srcFile == NULL) {
perror("Failed to open source file");
return EXIT_FAILURE;
}
destFile = fopen("destination.dat", "wb");
if (destFile == NULL) {
perror("Failed to open destination file");
fclose(srcFile);
return EXIT_FAILURE;
}
// 读取源文件并写入目标文件
while ((bytesRead = fread(buffer, 1, sizeof(buffer), srcFile)) > 0) {
fwrite(buffer, 1, bytesRead, destFile);
}
// 关闭文件
fclose(srcFile);
fclose(destFile);
return EXIT_SUCCESS;
}
4.3 处理图像文件
图像文件通常是二进制文件，需要使用fread()和fwrite()进行处理。以下示例展示了如何读取和写入位图图像文件：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
FILE *file;
unsigned char header[54];
unsigned char *imageData;
int width, height;
size_t imageSize;
// 打开位图文件
file = fopen("image.bmp", "rb");
if (file == NULL) {
perror("Failed to open image file");
return EXIT_FAILURE;
}
// 读取位图文件头
fread(header, sizeof(unsigned char), 54, file);
// 获取图像宽度和高度
width = *(int*)&header[18];
height = *(int*)&header[22];
// 计算图像数据大小
imageSize = 3 * width * height;
// 分配内存并读取图像数据
imageData = (unsigned char *)malloc(imageSize);
fread(imageData, sizeof(unsigned char), imageSize, file);
fclose(file);
// 处理图像数据（例如：打印图像信息）
printf("Width: %d, Height: %d\n", width, height);
// 写入图像数据到新文件
file = fopen("new_image.bmp", "wb");
if (file == NULL) {
perror("Failed to open new image file");
free(imageData);
return EXIT_FAILURE;
}
fwrite(header, sizeof(unsigned char), 54, file);
fwrite(imageData, sizeof(unsigned char), imageSize, file);
// 释放内存并关闭文件
free(imageData);
fclose(file);
return EXIT_SUCCESS;
}
五、注意事项
5.1 错误处理
在使用fread()和fwrite()时，务必进行错误处理，确保文件操作成功。例如，检查返回值是否等于预期的读写数量，并使用ferror()函数检查是否发生错误。
5.2 内存管理
在进行文件读写操作时，确保正确管理内存，避免内存泄漏。特别是在动态分配内存时，操作完成后要及时释放内存。
5.3 文件关闭
文件操作完成后，务必使用fclose()函数关闭文件，避免文件描述符泄漏。
六、总结
本文详细介绍了C编程中fread()和fwrite()函数的使用方法及其应用场景。这两个函数是处理二进制文件读写操作的重要工具，掌握它们的使用能够提高程序的文件处理能力和效率。通过示例代码，我们展示了如何在实际编程中使用这些函数，希望对读者有所帮助。
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