1. 为什么使用文件？

2. 什么是文件？

4. ⽂件的打开和关闭

4.1 流和标准流

struct _iobuf {
 char *_ptr;
 int _cnt;
 char *_base;
 int _flag;
 int _file;
 int _charbuf;
 int _bufsiz;
 char *_tmpfname;
 };
typedef struct _iobuf FILE;

FILE* pf;/

基本上每个文件都有一个文件信息区，这个文件信息区是一个FILE类型的结构体，它把这个结构体的地址放到pf，就可以通过pf去找到这个文件信息区，然后通过该⽂件信息区中的信息就能够访问该⽂件。也就是说，通过⽂件指针变量能够间接找到与它关联的⽂件。

4.3 文件的打开和关闭

//打开⽂件
FILE * fopen ( const char * filename, const char * mode );
//关闭⽂件
int fclose ( FILE * stream );

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

5. 文件的读写顺序

5.1 顺序读写函数的介绍

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//写文件
	for (char ch = 'a'; ch <= 'z'; ch++)
	{
		fputc(ch, pf);
	}
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	int ret;
	while((ret = fgetc(pf))!=EOF)
	{
		printf("%c", ret);
	}
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

5.1.2 fgets 和 fputs 

1. fgets：这个函数用于从指定的文件流中读取一行字符串。它的函数原型为 char *fgets(char *str, int n, FILE *stream)，其中 str 是指向存储读取结果的字符数组的指针，n 是指定的最大读取字符数（通常为n-1，因为需要为结尾的空字符'\0'预留位置），stream 是指向要读取的文件的指针。如果成功读取，fgets会将读取的字符串加上结尾的空字符'\0'存储到str指向的数组中，并返回该数组的地址；如果遇到文件末尾或读取失败，则返回NULL。fgets在读取过程中，遇到换行符、文件结束或者达到最大读取字符数时会停止读取。
2. fputs：这个函数用于将一个字符串写入到指定的文件流中。它的函数原型为 int fputs(const char *str, FILE *stream)，其中 str 是要写入的字符串（以空字符'\0'结尾），stream 是指向要写入的文件的指针。fputs会将字符串写入到文件中，直到遇到空字符'0'结束。如果写入成功，fputs返回非负值；如果写入失败，返回EOF（通常是-1）。

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	fputs("hello\n", pf);
	fputs("world", pf);
	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

int main()
{
	FILE* pf = fopen("test.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	//读文件
	char arr[20] = "xxxxxxxxxxxxxxxxxxx";
	fgets(arr, 10, pf);

	//关闭文件
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

 fgets函数只会读一行，当读完一行的所有字符后，会在后面补上一个‘\0’。再次调用fgets函数时，它则会读取下一行的数据。

5.1.3 fprintf 和 fscanf 

1. fprintf：

   • 功能：将格式化的数据写入到指定的文件中。
   • 语法：int fprintf(FILE *fp, const char *format, ...);
   • 参数：fp 是一个指向 FILE 类型文件的指针，format 是一个字符串，定义了后续参数的输出格式，后续参数是可变的，对应于 format 字符串中的格式说明符。
   • 返回值：成功写入的字符数，如果发生错误则返回一个负值。

2. fscanf：

   • 功能：从指定的文件中按照给定的格式读取数据。
   • 语法：int fscanf(FILE *fp, const char *format, ...);
   • 参数：fp 是一个指向 FILE 类型文件的指针，format 是一个字符串，定义了读取数据的格式，后续参数是地址列表，用于存储从文件中读取的值。
   • 返回值：成功读取并赋值的数据项个数，如果到达文件末尾或发生错误则返回 EOF。

struct S
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct S s = { "小明",18,80.0f };
	FILE* pf = fopen("data.txt", "w");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	fprintf(pf, "%s %d %f", s.name, s.age, s.score);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

struct S
{
	char name[20];
	int age;
	float score;
};
int main()
{
	struct S s = { 0 };
	FILE* pf = fopen("data.txt", "r");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	fscanf(pf, "%s %d %f", &s.name, &s.age, &s.score);

	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

 5.1.4 fwrite 和 fread

1. fwrite：

   • 功能：将一个数据块写入到指定的文件中。
   • 语法：size_t fwrite(const void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream);
   • 参数：buffer 是一个指向要写入数据的指针，size 是每个数据项的大小（以字节为单位），count 是要写入的数据项的数量，stream 是指向 FILE 类型文件的指针。
   • 返回值：成功写入的数据项个数，如果发生错误则返回一个小于 count 的值。

2. fread：

   • 功能：从指定的文件中读取一个数据块。
   • 语法：size_t fread(void *buffer, size_t size, size_t count, FILE *stream);
   • 参数：buffer 是一个指向存储读取数据的内存区域的指针，size 是每个数据项的大小（以字节为单位），count 是要读取的数据项的数量，stream 是指向 FILE 类型文件的指针。
   • 返回值：成功读取并赋值的数据项个数，如果到达文件末尾或发生错误则返回一个小于 count 的值。

int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5 };
	FILE* pf = fopen("data.txt", "wb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	fwrite(arr, sizeof(arr[0]), sz, pf);
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

int main()
{
	int arr[5] = { 0 };
	FILE* pf = fopen("data.txt", "rb");
	if (pf == NULL)
	{
		perror("fopen");
		return 1;
	}
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	fread(arr, sizeof(arr[0]), sz, pf);
	
	fclose(pf);
	pf = NULL;
	return 0;
}

6. 文件的随机读写

6.1 fseek

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

6.2 ftell

long int ftell ( FILE * stream );

int main()
{
	FILE* pFile;
	long size;
	pFile = fopen("data.txt", "rb");
	if (pFile == NULL)
		perror("Error opening file");
	else
	{
		fseek(pFile, 0, SEEK_END); // non-portable
		size = ftell(pFile);
		fclose(pFile);
		printf("Size of data.txt: %ld bytes.\n", size);
	}
	return 0;
}

6.3 rewind 

void rewind ( FILE * stream );

7. 文件结束的判定

打开一个流的时候这个流上有2个标记值：

1. 是否遇到文件末尾

2. 是否发生错误

feof 用来检测第一个标记值

ferror 用来检测第二个标记值

8. 文件缓冲区

ANSIC 标准采⽤“缓冲⽂件系统” 处理的数据⽂件的，所谓缓冲⽂件系统是指系统⾃动地在内存为

程序中每⼀个正在使⽤的⽂件开辟⼀块“⽂件缓冲区”。从内存向磁盘输出数据会先送到内存中的缓

冲区，装满缓冲区后才⼀起送到磁盘上。如果从磁盘向计算机读⼊数据，则从磁盘⽂件中读取数据输 ⼊到内存缓冲区（充满缓冲区），然后再从缓冲区逐个地将数据送到程序数据区（程序变量等）。缓冲区的⼤⼩根据C编译系统决定的。

文件缓冲区的作用主要是提高数据读写效率和保护硬盘。

文件缓冲区是计算机内存中的一块区域，它用于临时存储从磁盘文件中读取的数据或待写入的数据。以下是文件缓冲区的几个关键作用：

1. 减少磁盘I/O操作：由于磁盘的读写速度远低于内存的访问速度，使用缓冲区可以减少对磁盘的直接访问次数。当需要读取文件时，数据先被加载到缓冲区中，程序直接从缓冲区读取数据，而不是每次都去访问物理硬盘。
2. 提高数据处理速度：缓冲区使得数据的处理可以在更快的内存中进行，从而提高整个系统的运行效率。例如，在文本编辑器中编辑文档时，实际上是在缓冲区中进行修改，直到用户明确保存文件时，修改才被写回硬盘。
3. 统一数据传输速率：缓冲区还用于在不同速率的设备之间传输数据时提供速度适配。比如，它可以协调慢速的硬盘与快速的CPU之间的数据传输速率差异。
4. 缓存常用数据：缓冲区可以暂存那些经常被重复使用的数据，避免每次需要时都重新从硬盘加载，这在数据库系统和文件系统中尤为重要。
5. 缓冲区刷新策略：缓冲区根据不同的应用场景采取不同的刷新策略，如立即刷新、行刷新或全缓冲刷新等，以确保数据的及时更新和减少数据丢失的风险。

综上所述，文件缓冲区通过在内存中暂存数据来桥接快速和慢速设备之间的速度差异，减少了对硬盘的物理读写次数，从而提升了数据处理的效率和系统的整体性能。