C语言实现随机读写文件的函数详解

在上一篇博客中，我详细讲解了如何使用C语言顺序读写文件。所谓顺序读写，就是按照顺序，挨个挨个的读或者写，换句话说，我必须先读第一个，再读第二个，接着读第三个，以此类推，而不能一上来就读第五个。这样就不够灵活，因为有时候我们想读写文件的任意位置。这就需要使用文件的随机读写。

文件的随机读写，可以在文件中指定的任意位置读或者写。这是怎么做到的呢？事实上，当我们顺序读写文件时，文件中会有一个指针记录你读（或者写）到哪了。比如，一个文件里存着"abcdefg"，当我们打开文件时，这个指针默认指向了第一个字符a，当你用fgetc读完a后，这个指针就指向了下一个字符b，当你再使用fgetc读取文件时就读到了b，以此类推。如果我们想一上来就读e，除了按照顺序读写的方法，把前面的abcd全都读走，还有一种方法，直接让这个指针指向e，就可以了。

所以，文件的随机读写，本质上是改变记录读写位置的指针的指向，就能够读写任意位置了。下面我们将学习与此相关的3个函数，分别是：

1.fseek，改变该指针的指向。

2.ftell，获取该指针相对于起始位置的偏移量。

3.rewind，使文件指针指向起始位置。

1.fseek

前面已经剧透过了，fseek可以改变记录读写位置的指针的指向，从而实现文件的随机读写。该函数的声明如下：

int fseek ( FILE * stream, long int offset, int origin );

第一个参数大家都很熟悉了，就是一个文件指针，告诉fseek我现在操作的是哪个文件。

第二个参数，offset是偏移量的意思，大家先记住。第三个参数，origin，顾名思义，即“起始位置”。后面两个参数让人摸不着头脑，但是配合起来就很有意思了。

举个例子：假设一个文件中存有abcdefg，当你用fopen打开这个文件时，一个记录读写位置的指针就指向了起始位置，也就是指向了a。如果我想读取第5个字符，即e呢？那我就要让这个指针指向e，这样再fgetc就能读到e了。

我可以这样算：e相对于起始位置a，向右偏移了4个字符，因为相对于a，a自己的偏移量是0，b是1，c是2，d是3，e自然是4。那么，偏移量offset（fseek的第二个参数）就是4，这个4是相对于起始位置的，这个“相对于”哪里，也就是origin（fseek的第三个参数）的位置，此时origin就是“起始位置”，明白了吧。而fseek用一个宏SEEK_SET来表示“起始位置”，所以此时fseek的调用如下：

fseek(pf, 4, SEEK_SET);

下面我们来验证一下。先在工程目录下创建一个文件，文件名是test.txt，然后在里面输入abcdefg。

按照打开文件->读文件->关闭文件的顺序，写代码：

#include <stdio.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	fseek(pf, 4, SEEK_SET);
	putchar(fgetc(pf));

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

打开文件后，使用fseek让记录读写位置的指针指向e，接着用fgetc读取e并用putchar打印出来，输出结果如下：

我们就成功跳过了前面的abcd，直接读取到e，实现了文件的随机读写。

当然，读取到e不止有这一种写法。fseek的第三个参数origin有三种取值，分别是：

1.SEEK_SET，表示起始位置。

2.SEEK_CUR，表示当前指向的位置。

3.SEEK_END，表示文件末尾。

SEEK_SET和SEEK_CUR都很好理解，需要注意的是，SEEK_END不是指向最后一个字符，而是指向最后一个字符的下一个位置。比如，一个文件中存有abcdefg，SEEK_END不是指向g，而是指向g的下一个位置。所以同样是读到e，如果origin是SEEK_END，offset就应该是-3，因为g的偏移量是-1，f是-2，所以e是-3。把上面代码中的fseek的调用方式改一下，其他不变：

fseek(pf, -3, SEEK_END);

也可以读到e，因为在执行完上面这行代码后，记录读写位置的指针就指向了e，所以读取时就跳过了前面的abcd，直接读到e。说明一下，由于读写前该指针指向了e，调用fgetc读完e后，该指针就指向了e后面的f，也就是说，此时SEEK_CUR就指向了f，如果我们想读到b呢？可以数一下，abcdefg，b相对于SEEK_CUR（指向f）的偏移量就是-4，如果像下面的代码这样写：

#include <stdio.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	fseek(pf, -3, SEEK_END); // 指向e
	putchar(fgetc(pf)); // 读完e后指向f

	fseek(pf, -4, SEEK_CUR); // 指向b
	putchar(fgetc(pf)); // 读完b后指向c

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

输出结果如下：

2.ftell

我如果想知道此时记录读写位置的指针相对于起始位置的偏移量（即相对于SEEK_SET的偏移量）是多少，就可以问问ftell函数。该函数声明如下：

long int ftell ( FILE * stream );

ftell会返回当前相对于起始位置的偏移量。比如前面的例子中调用：

#include <stdio.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	fseek(pf, -3, SEEK_END); // 指向e
	putchar(fgetc(pf)); // 读完e后指向f

	fseek(pf, -4, SEEK_CUR); // 指向b
	putchar(fgetc(pf)); // 读完b后指向c

	printf("\n%ld\n", ftell(pf));

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

由于此时记录文件读写位置的指针指向了c，偏移量是2（a为0，b为1，c为2），所以会输出2。

3.rewind

rewind的作用是，让指向文件读写位置的指针指向文件的起始位置。该函数声明如下：

void rewind ( FILE * stream );

其实非常简单，rewind(pf);和fseek(pf, 0, SEEK_SET);是等价的。

在前面的例子中，记录文件读写位置的指针左右横跳，最后指向了c，此时ftell也返回了2，这时如果我rewind一下，该指针就又指向了起始位置，即a，再ftell就能知道偏移量回到了0，如果再fgetc，就能重新读取到a了。代码如下：

#include <stdio.h>

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}

	fseek(pf, -3, SEEK_END); // 指向e
	putchar(fgetc(pf)); // 读完e后指向f

	fseek(pf, -4, SEEK_CUR); // 指向b
	putchar(fgetc(pf)); // 读完b后指向c

	printf("\n%ld\n", ftell(pf));

	rewind(pf);
	printf("%ld\n", ftell(pf));
	putchar(fgetc(pf)); // a

	fclose(pf);
	pf = NULL;

	return 0;
}

输出结果：

当然，把上述代码中的rewind(pf);换成fseek(pf, 0, SEEK_SET);的效果是一样的。

总结

1.文件的随机读写本质上是改变一个指向文件读写位置的指针的指向。

2.使用fseek和rewind函数可以做到（1）这一点。其中，fseek需要知道该指针需要指向的新的位置，具体需要一个相对于某起始位置（origin）的偏移量（offset），其中origin可以取值为SEEK_SET（文件的起始位置），SEEK_END（文件的结束位置）和SEEK_CUR（当前位置）。rewind函数会让该指针直接指向SEEK_SET，所以rewind(pf);等价于fseek(pf, 0, SEEK_SET);。

3.使用ftell函数可以获取当前该指针相对于起始位置的偏移量。

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