C語言自學攻略-文件操作(檔案處理)全解析

檔案的輸入與輸出

在C語言中，我們使用FILE指標來開啟檔案:

FILE* fptr;

現在假設我們在主程式同一目錄下有一個message.txt文件，內容如下:

接著，我們可以使用內建fopen函式來開啟文件。

fptr = fopen("message.txt", "r");

• 開啟檔案意味著將我們的程式與該檔案連接起來。現在，我們可以對message.txt文件執行不同的文件操作
• 其中，fopen函式的第二個參數"r" 表示已閱讀模式開啟了文件，這意味著我們只能執行讀取的操作。

而當我們開啟文件時，我們需要確保文件確實存在於指定位置，否則該fopen函式將會回傳NULL 。另一個該注意的點，是每當開啟文件後，在最後程式結束前，要記得使用fclose()來關閉文件，這是一個好習慣，以下示範:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    FILE *fp;
		fp = fopen("message.txt","r")
    if ( fp == NULL )
       printf("檔案開啟失敗 \n");
    else
       printf("檔案開啟OK \n");
    fclose(fp);
    return 0;   
}

打開文件後，我們可以使用fgets()函式讀取其內容，以下示範:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    FILE *fp;
		fp = fopen("message.txt","r");
    char content[100]; //用來儲存文件內容
    if ( fp == NULL )
       printf("檔案開啟失敗 \n");
    else{
        fgets(content, 100, fp); // fp 是用於讀取文件的文件指針
        printf("%s", content);
    }
    fclose(fp);
    return 0;   
}

• 上圖是程式碼運行後得到的輸出結果，但是，我們只輸出了一行，並沒有輸出所有的文件內容，這是因為fgets()函數一次讀取一行。

因此，要讀取文件的所有內容，我們可以使用迴圈循環，以下示範:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    FILE *fp;
	fp = fopen("message.txt","r");
    char content[100]; //用來儲存文件內容
    if ( fp == NULL )
       printf("檔案開啟失敗 \n");
    else{
        while(fgets(content, 100, fp)){
            printf("%s", content);
        }
    }
    fclose(fp);
    return 0;   
}

• while迴圈以fgets() 函式做為循環的條件，該fgets()函數逐行讀取檔案內容並將其儲存在content字串中。如果讀取成功，則條件變為真並列印。
• 但是，如果函式遇到檔案結束符(End-of-File)，則傳回 NULL，條件變為 false，從而終止迴圈。所以有別於前一次輸出，這次輸出了完整的內容。

好，如果現在我們想要將內容寫入文件中，該怎麼做?

要將內容寫入文件，我們必須使用寫入模式來開啟文件，我們以"w"作為函式fopen()的第二個參數，並且使用fputs()函式將內容寫入文件。以下示範:

#include <stdio.h>

int main() {

  FILE* fp;
  fp = fopen("message.txt", "w");

  fputs("I like you\n", fp); //使用換行符號
  fputs("I love you", fp);

  fclose(fp);

  return 0;
}

• 如果我們嘗試開啟一個不存在的文件，則會建立一個新文件。
• 如果檔案已存在，則其內容將被刪除，並將新內容新增至該檔案。

• 可以看到，內容被重新寫入了。

那今天我們不想刪除原本的內容，而是想將新寫入的內容附加到原本的文件，我們改以"a"作為函式fopen()的第二個參數。以下示範:

#include <stdio.h>

int main() {

  FILE* fp;
  fp = fopen("message.txt", "a");

  fputs(" so much", fp);

  fclose(fp);

  return 0;
}

• 如果我們嘗試將內容附加到不存在的文件中，則會建立一個新文件。
• 如果檔案已存在，則會將附加資料附加到檔案結尾，而不刪除先前的資料。

剛才我們都是存取和程式碼同一目錄下的文件，假設你想存取外部文件的話，必須提供目錄及文件名稱，現在假設我們要存取一外部文件，而這文件位於 test_content 的目錄下，我們透過提供程式文件的路徑來存取文件內容，以下示範:

#include <stdio.h>

int main() {

  FILE* fp;

  fp = fopen("D:/test_content/messages.txt", "w");

  fputs("I love C!", fp);
  
  fclose(fp);

  return 0;
}

現在你已經學會基本的讀寫文件了，不過，除了上面的操作之外，其實還有幾種讀取與寫入的幾種方式，下面一一介紹。

getc : 讀取一個字元

首先，在介紹讀取或寫入單個字元前，我先介紹feof()函式，這裡我順便提一下argc、argv*[] 如何使用，我們以一個計算字元數的程式示範如何使用，不同於以往，這次我們要在終端機編譯並執行程式:

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    FILE *fp;                 // 定義檔案指標，用於指向要開啟的檔案
    int count = 0;            // 用來計算檔案的字元數
    char ch;                   // 用於存放讀取的字元

    if (argc != 2)            // 檢查指令行參數是否正確，應該包含程式名和檔案名兩個參數
    {
        printf("指令錯誤 ");    // 如果指令行參數數量不正確，輸出錯誤提示
        return 1;              // 結束程式，返回錯誤代碼 1
    }

    fp = fopen(argv[1], "r"); // 嘗試以讀取模式（"r"）開啟指令行指定的檔案
    if (fp == NULL)           // 如果檔案開啟失敗
    {
        printf("無法開啟檔案"); // 使用 `perror` 輸出具體的錯誤資訊
        return 1;              // 結束程式
    }

    // 讀取檔案，直到檔案末尾
    while (!feof(fp))         // 檢查檔案是否到達末尾
    {
        ch = getc(fp);        // 使用 `getc` 讀取檔案中的一個字元
        count++;              // 每次讀取有效字元後，計數器加 1
    }

    printf("%s檔案的字元數是 %d\n", argv[1], count);  // 輸出檔案名稱和字元數

    fclose(fp);               // 關閉檔案，釋放資源

    return 0;
}

• 我們需要在終端機輸入以下指令來編譯程式並執行:

gcc your_program.c -o your_program

// 本程式的情況
gcc file_handling.c -o file_handling // 生成可執行檔案 file_handling.exe
//接著，我們輸入以下指令來運行
./file_handling.exe message.txt

• argc 是指令行參數的個數。
• argv 是指令行參數的各個字串陣列，其中：
• • argv[0] 是運行程式的指令(第一個字串)。
  • argv[1] 是使用者提供的檔案名(第二個字串)。

假設message.txt 的內容如下:

Hello World!
I love C!

• 則程式輸出結果為 12 + 1 (換行符 ) + 10 = 23

Ok, 接著介紹寫入單個字元，我們撰寫一個程式來將message.txt的內容寫入到另一個文件file.txt中。

putc : 讀取一個字元

#include <stdio.h>

int main() {
    FILE *source, *destination;
    char ch;

    // 打開 source 文件 message.txt，讀取模式
    source = fopen("message.txt", "r");
    if (source == NULL) {
        printf("無法打開 message.txt");
        return 1;
    }

    // 打開 destination 文件 file.txt，寫入模式
    destination = fopen("file.txt", "w");
    if (destination == NULL) {
        printf("無法打開 file.txt");
        fclose(source);
        return 1;
    }

    // 從 source 文件中逐字元讀取，並寫入到 destination 文件中
    while ((ch = getc(source)) != EOF) {  //我們也可以這樣確認是否讀到檔案尾端
        putc(ch, destination);
    }

    printf("Successfully copied from message.txt to file.txt");

    // 關閉文件
    fclose(source);
    fclose(destination);

    return 0;
}

• 程式執行完畢後，你應該能在相同目錄下看到file.txt ，並且內容式複製過後的內容。
• 另外，特別提一下，若你在 getc 或 putc 前加上 f 對結果也不會有影響，即使用fgetc和fputc 效果和原程式相同。

好，再來介紹最後兩個格式化輸出和輸入的函式，fscanf()和fprintf() ，在使用上和以前非檔案的輸入輸出非常相像。

fprintf()

以下示範:

#include <stdio.h>
int main()
{
    FILE *fp;
    int  var,i;
    int  sum = 0;
    float average;

    fp = fopen("message.txt","w");
    if (fp == NULL) {       // 檢查檔案是否成功開啟
        printf("無法開啟檔案");
        return 1;
    }

    for ( i = 0; i < 5; i++ )
    {
       printf("請輸入資料 %d ==>  ",i+1);
       scanf("%d",&var);
       sum += var;
       fprintf(fp,"%d\n",var); /* 將資料寫入檔案 */ 
    }
    // 計算平均值
    average = (float) sum / 5.0;     // 將平均值寫入檔案，格式化為小數點後 2 位
    fprintf(fp,"平均值是 %5.2f",average);
    fclose(fp);                      // 關閉檔案，釋放系統資源 
    return 0;
}

程式執行後的文件內容:

88
96
46
87
100
平均值是 83.40

fscanf()

以下示範:

假設文件內容如下:

共有25個數字
65 66 67 68 69
70 71 72 73 74
75 76 77 78 79
80 81 82 83 84
85 86 87 88 89

程式碼:

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main()
{
    FILE *fp;
    char line[100];
    int  i,j,var;

    fp = fopen("message.txt","r"); /* 開啟檔案 */
    fscanf(fp, "%[^\n]%*c", line); // 讀取直到換行符的內容
    printf("%s\n", line);         // 輸出第一行的內容
    for ( i = 0; i < 5; i++ )
    {
       for ( j = 0; j < 5; j++ )
       {
          fscanf(fp,"%d",&var);  //  讀取有效數字。
          printf("%c",var);
       }
       printf("\n");
    }
    fclose(fp);  // 關閉檔案，釋放系統資源
    return 0;
}

• %*c：讀取一個字元（通常是換行符 \n），但不存儲（* 表示忽略該輸入）。這表示讀取完一整行後直接跳至下一行。
• 就算使用fscanf(fp, "%[^\n]", line);，輸出結果也一樣，因為fscanf(fp,"%d",&var); 自動跳過換行符，只關注數字。

程式執行後的文件內容:

共有25個數字
ABCDE
FGHIJ
KLMNO
PQRST
UVWXY

有關文件的操作目前先介紹到這邊。