3、stdio.h 核心函数（下）：fopen与fclose、fread与fwrite、fprintf与fscanf、文件打开模式详解

好，咱们接着聊 stdio.h 里的重头戏。上一章讲了 printf 和 scanf 那套标准 I/O，说白了那是跟控制台打交道。但真正的工程里，数据总不能每次都敲进去吧？你得读写文件。

这一章，我把文件操作里最核心的几个函数掰开揉碎了讲。fopen/fclose、fread/fwrite、fprintf/fscanf，还有那六个打开模式——r、w、a、r+、w+、a+。嗯，这些名字看着简单，但坑不少。我当年刚入行时，就因为搞混了 w+ 和 r+，把同事的配置文件给清空了……那场面，至今难忘。

3.1 文件打开与关闭：fopen 与 fclose

先看 fopen。它的原型长这样：

FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);

它返回一个 FILE 指针。如果打开失败，返回 NULL。我个人习惯，每次 fopen 之后立刻检查返回值，绝不偷懒。为什么？因为文件可能不存在、权限不够、磁盘满了——任何意外都可能发生。

有开就有关。fclose 负责释放资源：

int fclose(FILE *stream);

成功返回 0，失败返回 EOF。我记得有一次线上排查问题，发现程序跑着跑着文件描述符耗尽了。查了半天，原来是某个分支路径下忘了 fclose。嗯，这种泄漏在嵌入式或高并发环境里是致命的。

3.2 文件打开模式详解：r/w/a/r+/w+/a+

这六个模式，是文件操作的基石。我画了一张图帮你理清关系：

你想想看，这六个模式其实就三组：只读、只写、读写。每组又分两种变体。我重点说说容易搞混的地方。

r 与 r+

r 是只读，文件必须存在。r+ 是读写，文件也必须存在，但不会清空内容。写操作从当前位置开始覆盖。我曾经用 r+ 修改一个配置文件，结果因为没调 fseek，写到了错误的位置……嗯，从那以后我每次用 r+ 都会先确认文件指针的位置。

w 与 w+

w 是只写，文件存在就清空，不存在就新建。w+ 是读写，同样会清空文件。注意：w+ 虽然能读，但文件已经被清空了，你读到的只能是空内容。所以 w+ 的实际用途是：先写再读，验证写入是否正确。

a 与 a+

a 是追加，写入永远在文件末尾。a+ 是追加加读取，读可以从任意位置开始，但写永远在末尾。这个模式在日志系统里特别常用。我做过一个日志收集程序，就用 a+ 模式，一边读已有日志做分析，一边追加新日志。

3.3 二进制读写：fread 与 fwrite

这两个函数是二进制读写的核心。原型如下：

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

参数看着多，其实逻辑很简单：从 stream 中读取 nmemb 个元素，每个元素 size 字节，存到 ptr 指向的内存里。返回值是实际读取/写入的元素个数。

举个例子，读写一个结构体数组：

typedef struct {
    int id;
    char name[32];
    float score;
} Student;

// 写入
Student students[100];
// ... 填充数据 ...
size_t written = fwrite(students, sizeof(Student), 100, fp);
if (written != 100) {
    // 写入不完整，处理错误
}

// 读取
Student buffer[100];
size_t read = fread(buffer, sizeof(Student), 100, fp);
if (read != 100) {
    if (feof(fp)) {
        // 文件提前结束
    } else {
        // 读取出错
    }
}

3.4 格式化读写：fprintf 与 fscanf

这两个函数是 printf/scanf 的文件版本。原型：

int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);
int fscanf(FILE *stream, const char *format, ...);

用法和 printf/scanf 几乎一样，只是多了一个 FILE 参数。我个人更倾向于用 fprintf 写文本配置文件，因为可读性好，方便调试。

// 写入配置文件
fprintf(fp, "host=%s\nport=%d\ntimeout=%d\n", host, port, timeout);

// 读取配置文件
char host[64];
int port, timeout;
fscanf(fp, "host=%s\nport=%d\ntimeout=%d\n", host, &port, &timeout);

3.5 综合示例：一个简单的日志记录器

把上面这些函数串起来，写一个实用的日志记录器。你想想看，实际项目中日志有多重要？

#include <stdio.h>
#include <time.h>

int log_message(const char *filename, const char *level, const char *msg) {
    FILE *fp = fopen(filename, "a+");
    if (!fp) {
        perror("fopen");
        return -1;
    }

    time_t now = time(NULL);
    char time_str[64];
    strftime(time_str, sizeof(time_str), "%Y-%m-%d %H:%M:%S", localtime(&now));

    // 使用 fprintf 写入格式化日志
    fprintf(fp, "[%s] [%s] %s\n", time_str, level, msg);

    fclose(fp);
    return 0;
}

int main() {
    log_message("app.log", "INFO", "程序启动");
    log_message("app.log", "WARN", "内存使用率超过80%");
    log_message("app.log", "ERROR", "数据库连接失败");

    // 读取并显示所有日志
    FILE *fp = fopen("app.log", "r");
    if (fp) {
        char line[256];
        while (fgets(line, sizeof(line), fp)) {
            printf("%s", line);
        }
        fclose(fp);
    }
    return 0;
}

这个例子用了 a+ 模式，每次写入都追加到末尾。读取时用 r 模式从头开始。嗯，代码虽短，但涵盖了 fopen、fclose、fprintf、fgets 的典型用法。

3.6 常见错误与避坑

• 忘记 fclose：文件描述符泄漏。轻则程序运行一段时间后无法打开新文件，重则导致系统资源耗尽。
• 模式选错：用 w 模式打开已有文件，内容瞬间消失。我有个同事曾经用 w 打开了配置文件……嗯，版本管理的重要性就在这时候体现出来了。
• fread 返回值检查不完整：返回值小于请求数，不一定是错误，也可能是文件结束。要用 feof 和 ferror 区分。
• fprintf 和 fscanf 的格式不匹配：写入时用 "%d"，读取时用 "%s"，数据就全乱了。

好了，这一章的内容就到这儿。记住我强调的那几个坑，尤其是 w 和 w+ 的清空行为。下一章咱们聊聊文件定位和缓冲机制，那又是另一片天地。

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