这两天学习了C语言标准文件IO相关内容。标准IO是我们操作文件的基础，不管是读取文本词典、读写配置文件，还是复制图片这类二进制文件，都离不开这套接口。

一、基础概念

文件本质是存放在磁盘上的一段数据集合。在C语言中操作文件，固定分为三步：打开文件、读写文件、关闭文件。

我们操作文件时，程序和文件之间会建立流。流具备方向性与连续性。程序启动时，系统会默认打开三个流：标准输入流stdin、标准输出流stdout、标准错误流stderr，也就是我们平时的键盘输入、屏幕打印输出。

文件分为ASCII文本文件和二进制文件。文本文件里全部是可正常显示的ASCII字符，比如我们写的C代码、txt笔记；二进制文件包含大量无法直接在终端展示的字符，图片、音视频、压缩包都属于二进制文件。文本文件可以用逐字符、逐行的函数读写，二进制文件一般使用fread、fwrite整块读写。

二、打开与关闭文件

fopen 打开文件
FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);
函数作用：找到路径对应的文件，建立程序与文件之间的数据流，返回FILE类型指针，后续所有读写操作都依靠这个指针。

打开模式有多种，常用规则：

1. r：只读。文件不存在直接报错，只能读取已有文件内容。
2. r+：读写。文件不存在报错，可读可写。
3. w：只写。文件不存在则新建；文件存在，会清空原有内容，再写入数据。
4. w+：读写。文件不存在新建，存在则清空原文件。
5. a：追加只写。文件不存在新建，写入内容会放在文件末尾，不会覆盖旧数据。
6. a+：追加读写。支持读取，写入的数据依旧追加在文件尾部。

函数调用失败会返回NULL，写完代码后必须判断返回值，避免空指针操作程序崩溃。

fclose 关闭文件
int fclose(FILE *stream);
文件使用结束后一定要调用fclose关闭流。关闭时会自动刷新缓冲区数据，释放资源。成功返回0，失败返回EOF。

三、缓冲区

标准IO自带缓冲区，我们调用读写函数时，数据不会直接交给操作系统内核，先存放在缓冲区，满足刷新条件后才完成真正传输。缓冲区分为三类：

1. 全缓存：和普通文件建立的流属于全缓存，缓冲区大小4096字节。
   刷新时机：缓冲区存满；主动调用fflush强制刷新；程序结束、调用fclose关闭流。
2. 行缓存：和终端交互的流（stdin、stdout）属于行缓存，缓冲区大小1024字节。
   刷新时机：缓冲区存满；fflush强制刷新；程序结束或关闭流；读到换行符\n。
3. 无缓存：数据写入立刻生效，stderr标准错误流就是无缓存，适合报错、需要实时交互的场景。

四、读写常用函数

逐字符读写：fputc、fgetc
int fputc(int c, FILE *stream);
int fgetc(FILE *stream);
fputc：向流中写入单个字符，成功返回字符ASCII码，失败返回EOF。
fgetc：从流读取单个字符，读到文件末尾或者读取失败，都会返回EOF。
适合简单字符写入，也可以逐字符读取文件，统计文件行数。

逐字符串读写：fputs、fgets
int fputs(const char *s, FILE *stream);
char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);
fputs：将字符串写入流，不会自动添加换行符，和puts有区别。
fgets：读取一行字符串。参数size代表最多读取字符数量；读取完成后字符串会自带读到的换行\n，不会自动丢弃，这一点和gets不同。读取失败或到达文件末尾，返回NULL。

格式化读写：fprintf
int fprintf(FILE *stream, const char *format, …);
用法和printf几乎一致，区别是printf默认输出到屏幕stdout，fprintf可以把格式化字符串写入指定文件流。

整块二进制读写：fwrite、fread
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
这一组函数多用于二进制文件操作，比如复制图片、音频。
ptr：数据存放的内存首地址；size：单个数据块字节大小；nmemb：一共读写多少个数据块。
返回值代表实际成功读写的数据块数量，读取到文件末尾或者出错，返回0。

五、文件偏移定位函数

文件读写时存在读写位置标记，默认从头开始读取，下面三个函数可以手动调整这个标记位置：

1. fseek
   int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
   whence有三个选项：
   SEEK_SET：基准点为文件开头；
   SEEK_CUR：基准点为当前读写位置；
   SEEK_END：基准点为文件末尾。
   offset代表相对基准点偏移多少字节，成功返回0，失败返回-1。

2. ftell
   long ftell(FILE *stream);
   获取当前读写位置距离文件开头的偏移字节数，常配合fseek获取整个文件长度。

3. rewind
   void rewind(FILE *stream);
   简化函数，直接把读写偏移定位回到文件开头，等价于 fseek(stream,0,SEEK_SET)。

标准IO整套接口是上层封装，使用起来更加便捷，自带缓冲区提升读写效率。学习时需要区分文本读写函数和二进制读写函数的适用场景，分清各个打开模式的差异，同时牢记文件用完必须关闭。