1. 前言
在程式設計中，檔案的讀寫是非常重要的操作之一。在 C 語言中，檔案操作的基本流程包括開啟檔案、寫入資料以及關閉檔案。本文將重點介紹在 C 語言中進行檔案寫入的基礎方法與具體範例。
檔案寫入可用於資料持久化以及與其他程式共享資料，因此是許多程式中必備的重要技能。此外，透過學習 C 語言中的檔案操作，也能更容易理解其他程式語言的檔案處理方式。透過本文，您將學習從基本寫入方法到進階錯誤處理的內容，並加深對檔案操作的理解。
下一章將從檔案的開啟與關閉操作，以及寫入模式的基礎知識開始說明。
2. 檔案寫入的基礎
在 C 語言中進行檔案寫入前，必須先開啟檔案，並指定開啟的目的。C 語言使用 fopen 函數來開啟檔案，並使用 fclose 函數關閉檔案。以下將說明檔案開啟與關閉的基本操作，以及各種寫入模式。
fopen 函數的使用方法
要開啟檔案可使用 fopen 函數。該函數接受檔案名稱與模式（檔案操作類型）作為引數。基本語法如下：
FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);filename：要開啟的檔案名稱（或路徑）mode：開啟檔案的模式（寫入、讀取、附加等）
寫入模式的種類
檔案開啟模式有多種，以下介紹與寫入相關的幾種：
"w"：只寫模式。若檔案已存在，內容會被清除；若不存在，則建立新檔。"a"：附加模式。若檔案已存在，資料將附加到檔案末尾；若不存在，則建立新檔。"wb"：二進位寫入模式。若檔案已存在，內容會被清除並以二進位方式寫入；若不存在，則建立新檔。
寫入範例
以下示範建立新檔並寫入資料的程式碼。若檔案已存在，內容將被清除，並以 "w" 模式寫入。
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "w"); // 以 "w" 模式開啟檔案
if (file == NULL) {
printf("無法開啟檔案。\n");
return 1;
}
fprintf(file, "您好，這是使用 C 語言寫入檔案的範例！\n");
fclose(file); // 關閉檔案
printf("檔案寫入完成。\n");
return 0;
}在此範例中，fopen 用來建立名為 “example.txt” 的檔案，並使用 fprintf 將文字資料寫入。寫入完成後，務必使用 fclose 關閉檔案，否則可能導致資料未正確保存。
fclose 函數的重要性
fclose 必須在開啟檔案後呼叫，用於釋放系統資源並確保資料正確儲存。若未關閉檔案就結束程式，可能導致寫入中斷，因此養成使用 fclose 的習慣非常重要。
下一章將更詳細介紹文字檔案的寫入方法。
3. 寫入文字檔的方法
在 C 語言中，將資料寫入文字檔有三種方式：以字元為單位、以字串為單位，以及格式化資料的方式。針對不同需求，可使用對應的函數。本節將介紹 fputc、fputs、fprintf 這三種寫入方式。
fputc 函數 — 寫入單一字元
fputc 用於一次寫入一個字元，適合需要逐字元處理的情況。語法如下：
int fputc(int character, FILE *stream);character：要寫入的字元stream：檔案指標
fputc 使用範例
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "w");
if (file == NULL) {
printf("無法開啟檔案。\n");
return 1;
}
fputc('A', file); // 寫入 'A'
fputc('B', file); // 寫入 'B'
fputc('\n', file); // 寫入換行符
fclose(file);
printf("字元寫入完成。\n");
return 0;
}此範例將字元 'A' 與 'B' 分別寫入檔案，適合處理小規模的字元資料。
fputs 函數 — 寫入整個字串
fputs 可一次寫入整段字串，效率較高。語法如下：
int fputs(const char *str, FILE *stream);str：要寫入的字串stream：檔案指標
fputs 使用範例
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "w");
if (file == NULL) {
printf("無法開啟檔案。\n");
return 1;
}
fputs("這是使用 fputs 寫入的範例。\n", file);
fclose(file);
printf("字串寫入完成。\n");
return 0;
}此範例一次將完整字串寫入檔案，適合批量寫入文字資料。
fprintf 函數 — 寫入格式化資料
fprintf 是 printf 的檔案版本，可依格式化輸出不同型別的資料。
int fprintf(FILE *stream, const char *format, ...);stream：檔案指標format：包含格式指定的字串
fprintf 使用範例
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "w");
if (file == NULL) {
printf("無法開啟檔案。\n");
return 1;
}
int number = 123;
float decimal = 45.67;
fprintf(file, "整數: %d, 浮點數: %.2f\n", number, decimal);
fclose(file);
printf("格式化資料寫入完成。\n");
return 0;
}此範例使用 fprintf 將整數與浮點數以指定格式寫入檔案，非常適合輸出報表或結構化資料。
小結
fputc、fputs、fprintf 都能用於文字檔的寫入，依需求選擇合適的函數可提高效率與靈活性。下一章將介紹如何將資料寫入二進位檔案。
4. 寫入二進位檔的方法
C 語言不僅能處理文字檔，還能直接寫入二進位檔，例如圖片、音訊或結構體資料。這可透過 fwrite 完成。
fwrite 函數的使用方法
fwrite 會將記憶體中的資料原封不動地寫入檔案，不會進行文字轉換。
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t count, FILE *stream);ptr：資料的指標size：單個元素的大小（位元組）count：元素數量stream：檔案指標
以二進位模式開啟檔案
寫入二進位檔時需使用 "wb" 或 "ab" 模式，確保資料不被轉換。
fwrite 寫入範例
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.bin", "wb");
if (file == NULL) {
printf("無法開啟檔案。\n");
return 1;
}
int data[] = {10, 20, 30, 40, 50};
size_t dataSize = sizeof(data) / sizeof(data[0]);
fwrite(data, sizeof(int), dataSize, file);
fclose(file);
printf("二進位資料寫入完成。\n");
return 0;
}此範例將整數陣列直接以二進位格式寫入檔案，效率高且適合大量資料處理。
二進位檔的注意事項
- 資料相容性：二進位資料在不同系統間可能無法正確讀取。
- 位元組序（Endianness）：不同架構的位元組序不同，跨平台需進行轉換。
- 換行處理：二進位模式下換行符不會自動轉換，資料將原封不動保存。
小結
二進位檔寫入適用於需要完整保留原始資料的情況，例如圖片或結構體。使用 fwrite 可有效率地保存資料。下一章將介紹檔案操作中的錯誤處理方法。
5. 錯誤處理（Error Handling）
在進行檔案操作時，可能因檔案不存在、權限不足等原因導致錯誤。妥善處理這些錯誤，可避免程式出現異常行為並提升可靠性。本節將介紹在 C 語言中進行檔案操作時的錯誤處理方法。
檔案開啟時的錯誤檢查
當檔案不存在或權限不足時，fopen 會回傳 NULL。透過檢查此值即可判斷檔案是否開啟成功。
檔案開啟錯誤檢查範例
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "r");
if (file == NULL) {
perror("無法開啟檔案");
return 1;
}
// 檔案處理程式碼
fclose(file);
return 0;
}此範例中，當 fopen 失敗時，使用 perror 輸出錯誤訊息，可快速得知錯誤原因。
perror 與 strerror 顯示錯誤訊息
perror：將自訂訊息與系統錯誤原因一併輸出到標準錯誤輸出（stderr）。strerror：接收錯誤代碼並回傳對應的錯誤訊息字串。
strerror 使用範例
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
int main() {
FILE *file = fopen("nonexistent.txt", "r");
if (file == NULL) {
printf("錯誤: %s\n", strerror(errno));
return 1;
}
fclose(file);
return 0;
}此範例使用 errno 取得最近一次錯誤的代碼，並透過 strerror 轉換為可讀訊息。
偵測與處理寫入錯誤
在寫入檔案時，也可能發生錯誤，可用 ferror 檢查檔案流是否有錯誤。
寫入錯誤檢查範例
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "w");
if (file == NULL) {
perror("無法開啟檔案");
return 1;
}
if (fprintf(file, "寫入資料") < 0) {
perror("寫入錯誤發生");
fclose(file);
return 1;
}
fclose(file);
printf("寫入完成。\n");
return 0;
}此範例檢查 fprintf 的回傳值，若小於 0 代表寫入失敗，並輸出錯誤訊息。
小結
在檔案操作中實作錯誤處理，可提升程式的安全性與穩定性。包括檢查檔案開啟結果、使用錯誤訊息函數以及檢測寫入錯誤等，都是必備的處理方式。
6. 應用範例
掌握檔案寫入基礎後，我們可以將其應用在實際開發中，例如紀錄日誌、產生設定檔、資料序列化與反序列化等。
寫入日誌檔
日誌檔可用來記錄程式執行狀態與錯誤，方便除錯與追蹤。
日誌寫入範例
#include <stdio.h>
#include <time.h>
void log_message(const char *message) {
FILE *file = fopen("log.txt", "a");
if (file == NULL) {
perror("無法開啟日誌檔");
return;
}
time_t now = time(NULL);
struct tm *t = localtime(&now);
fprintf(file, "[%04d-%02d-%02d %02d:%02d:%02d] %s\n",
t->tm_year + 1900, t->tm_mon + 1, t->tm_mday,
t->tm_hour, t->tm_min, t->tm_sec, message);
fclose(file);
}
int main() {
log_message("程式已啟動。");
log_message("發生錯誤。");
return 0;
}此範例使用附加模式 "a" 開啟檔案，保留舊資料並新增新的日誌內容。
產生設定檔
設定檔可保存應用程式的配置，方便啟動時讀取。
設定檔寫入範例
#include <stdio.h>
void save_settings(const char *filename, int volume, int brightness) {
FILE *file = fopen(filename, "w");
if (file == NULL) {
perror("無法開啟設定檔");
return;
}
fprintf(file, "volume=%d\n", volume);
fprintf(file, "brightness=%d\n", brightness);
fclose(file);
}
int main() {
save_settings("settings.conf", 75, 50);
printf("設定檔已儲存。\n");
return 0;
}設定檔以「鍵=值」的格式保存，方便讀取與修改。
資料序列化與反序列化
序列化可將資料結構直接儲存到檔案中，之後再讀取回記憶體。
結構體序列化範例
#include <stdio.h>
typedef struct {
int id;
char name[50];
float score;
} Student;
void save_student(const char *filename, Student *student) {
FILE *file = fopen(filename, "wb");
if (file == NULL) {
perror("無法開啟檔案");
return;
}
fwrite(student, sizeof(Student), 1, file);
fclose(file);
}
void load_student(const char *filename, Student *student) {
FILE *file = fopen(filename, "rb");
if (file == NULL) {
perror("無法開啟檔案");
return;
}
fread(student, sizeof(Student), 1, file);
fclose(file);
}
int main() {
Student s1 = {1, "佐藤太郎", 89.5};
save_student("student.dat", &s1);
Student s2;
load_student("student.dat", &s2);
printf("ID: %d, 姓名: %s, 分數: %.2f\n", s2.id, s2.name, s2.score);
return 0;
}此範例將結構體以二進位方式儲存與讀取，確保資料格式完全一致。
小結
透過日誌、設定檔與資料序列化的範例，可理解檔案寫入在實際專案中的應用方式。
7. 常見問題（FAQ）
以下整理了初學者在使用 C 語言進行檔案寫入時常見的問題與解決方法，幫助您快速排解檔案操作上的疑慮。
檔案無法開啟時怎麼辦？
Q： fopen 開檔失敗，該怎麼處理？
A： 若 fopen 回傳 NULL，請檢查以下幾點：
- 檔案路徑是否正確：確認檔案實際位置與程式使用的路徑一致。
- 存取權限：確定檔案具有讀寫權限。
- 磁碟空間：若磁碟空間不足，可能無法建立新檔。
- 使用錯誤輸出：透過
perror或strerror輸出錯誤訊息以方便除錯。
寫入後檔案內容沒有更新
Q： 資料已寫入，但檔案內容沒有改變？
A： 可能原因如下：
- 忘記呼叫
fclose：檔案未關閉可能導致資料留在緩衝區未寫入磁碟。 - 需要立即更新：可呼叫
fflush(file);強制將緩衝資料寫入。 - 作業系統快取延遲：有些系統會延遲寫入，檢查檔案前可重新整理檔案檢視器。
二進位檔與文字檔有什麼不同？
Q： 兩者差在哪裡？
A：
- 文字檔：以純文字儲存，系統可能會轉換換行符號（Windows 使用
\r\n，UNIX/Linux 使用\n）。 - 二進位檔：原始位元資料直接儲存，不做任何轉換，適合圖片、音訊、結構體等。
寫入時出現錯誤
Q： 使用 fprintf 或 fwrite 時發生錯誤該怎麼辦？
A：
- 使用
ferror檢查檔案流是否發生錯誤。 - 透過
perror輸出詳細錯誤訊息。 - 確認磁碟空間是否足夠。
- 檢查檔案開啟模式是否允許寫入。
二進位檔跨平台讀取錯亂
Q： 讀取不同系統寫入的二進位檔出現亂碼或數值錯誤？
A： 這可能是位元組序（Endianness）不同造成的。
- 在儲存時使用
htons、htonl等函數統一成網路位元組序。 - 檔案中保存位元組序資訊，讀取時依據該資訊轉換。
小結
透過檢查權限、正確關閉檔案、使用錯誤處理函數與注意位元組序，可解決大部分檔案寫入問題。
8. 總結
本文由淺入深介紹了 C 語言的檔案寫入，包括：
- 使用
fopen與fclose開啟/關閉檔案的基礎操作。 - 以
fputc、fputs、fprintf寫入文字檔。 - 使用
fwrite寫入二進位資料及注意事項。 - 檔案操作錯誤處理技巧（
perror、strerror、ferror）。 - 應用範例：日誌、設定檔、資料序列化。
- 常見問題與解決方法。
掌握這些技巧，不僅能在 C 語言中靈活操作檔案，也能更容易遷移到其他語言的檔案處理開發中。
建議讀者在實作中多嘗試不同寫入模式與錯誤處理方式，以提升程式的穩定性與可維護性。
