前言
    找工作的時(shí)候，曾經(jīng)用C語(yǔ)言練習(xí)過(guò)一段時(shí)間的算法題目，也在幾個(gè)還算出名的OJ平臺(tái)有過(guò)還算靠譜的排名。之前以為C語(yǔ)言只限于練習(xí)一下算法，但是工作中的一個(gè)問(wèn)題解決讓我意識(shí)到C語(yǔ)言的用處還是非常廣泛的。下面介紹一下，如果用C語(yǔ)言來(lái)操作文件保存一個(gè)字符串，和讀取一個(gè)字符串。算法中往往都是printf來(lái)打印出結(jié)果，但是真實(shí)工作中往往通過(guò)文件來(lái)進(jìn)行一些持久化的存儲(chǔ)工作。

C-File I/O
    文件的I/O操作是每一門語(yǔ)言的重點(diǎn)，因此這里我先來(lái)介紹一下如何用C語(yǔ)言去進(jìn)行文件的I/O操作。
文件和流
    就C語(yǔ)言程序而言，所有的I/O操作只是簡(jiǎn)單地從程序移進(jìn)或移出字節(jié)的事情。因此，這種字節(jié)流便被稱為流（stream）。程序只需要關(guān)心創(chuàng)建正確的輸出字節(jié)數(shù)據(jù)，以及正確地解釋從輸入讀取的字節(jié)數(shù)據(jù)。特定I/O設(shè)備的細(xì)節(jié)對(duì)程序員是隱藏的。絕大多數(shù)流是完全緩沖的（fully buffered），這意味著“讀取”和“寫入”實(shí)際上是從一塊被稱為緩沖區(qū)（buffer）的內(nèi)存區(qū)域來(lái)回復(fù)制數(shù)據(jù)。從內(nèi)存中來(lái)回復(fù)制數(shù)據(jù)是非常快速的。用于輸出流的緩沖區(qū)只有當(dāng)它寫滿時(shí)才會(huì)被刷新（flush，物理寫入）到設(shè)備或文件中。一次性把寫滿的緩沖區(qū)寫入和逐片把程序產(chǎn)生的輸出分別寫入相比效率更高。輸入緩沖區(qū)也是類似的原理。
    流分為兩種類型，分別是文本流和二進(jìn)制流。
打開(kāi)流和關(guān)閉流
    fopen函數(shù)打開(kāi)一個(gè)特定的文件，并把一個(gè)流和這個(gè)文件相關(guān)聯(lián)。它的原型如下所示：
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  FILE* open(const char* name, const char* mode); 

    name參數(shù)是你希望打開(kāi)的文件或設(shè)備的名字。mode參數(shù)標(biāo)識(shí)流用于只讀、只寫還是既讀又寫，以及它是文本流還是二進(jìn)制流。下面表格里列出了一些常用的模式：

     如果fopen函數(shù)執(zhí)行成功，它將返回一個(gè)指向FILE結(jié)構(gòu)的指針，該結(jié)構(gòu)代表這個(gè)新創(chuàng)建的流。如果函數(shù)執(zhí)行失敗，它將返回一個(gè)NULL指針，error會(huì)提示問(wèn)題的性質(zhì)。
    流是用函數(shù)fclose關(guān)閉的，它的原型如下：
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  int fclose(FILE *f); 

    對(duì)于輸出流，fclose函數(shù)在文件關(guān)閉之前刷新緩沖區(qū)。如果它執(zhí)行成功，fclose返回零值，否則返回EOF。

    由于fopen和fclose打開(kāi)和關(guān)閉的都是FILE結(jié)構(gòu)體指針，而在stdio.h頭文件中，包含了對(duì)文件結(jié)構(gòu)體FILE的描述。這里介紹一下FILE結(jié)構(gòu)體定義：

  struct _iobuf {     char *_ptr; // 下一個(gè)要被讀取的字符的地址     int _cnr; // 剩余的字符     char *base; // 緩沖區(qū)基地址      int _flag; // 讀寫文件標(biāo)志位     int _file; // 文件號(hào)     int _charbuf; // 檢查緩沖區(qū)的狀況      int _bufsiz; // 文件的大小     char *_tmpfname; // 臨時(shí)文件名   };   typedef struct _iobuf FILE; 

字符I/O
    當(dāng)一個(gè)流被打開(kāi)之后，它可以用于輸入和輸出。它最簡(jiǎn)單的形式是字符I/O。字符輸入是由getchar函數(shù)家族執(zhí)行的，它們的原型如下所示：

  int fgetc(FILE *stream);   int getc(FILE *stream);   int getchar(void); 

    需要操作的流作為參數(shù)傳遞給getc和fgetc，但是getchar始終是從標(biāo)準(zhǔn)輸入讀取。每個(gè)函數(shù)從流中讀取下一個(gè)字符，并把它作為函數(shù)的返回值返回。如果流中不存在更多的字符，函數(shù)就返回常量值EOF（-1）。
    為了把單個(gè)字符寫入到流中，可以使用putchar函數(shù)家族。它的原型如下：
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  int fputc(int character, FILE* stream);   int putc(int character, FILE* stream);   int putchar(int character); 

行I/O
    行I/O其實(shí)可以用兩種方式執(zhí)行――未格式化的或者格式化的。這兩種形式都用于操縱字符串。區(qū)別在于未格式化的I/O只是通過(guò)fgets和fputs簡(jiǎn)單讀取或?qū)懭胱址?，而格式化的I/O則執(zhí)行數(shù)字和其他變量的內(nèi)部或外部表示形式之間的轉(zhuǎn)換。由于日常工作中操作的一般都是格式化I/O，因此這里不講fgets和fputs這種非格式化I/O操作了。（當(dāng)然，還有一個(gè)重要的原因，fgets無(wú)法判斷緩沖區(qū)長(zhǎng)度，容易導(dǎo)致溢出等情況）
scanf家族
    scanf函數(shù)家族的原型如下所示。每個(gè)原型中的省略號(hào)表示一個(gè)可變長(zhǎng)度的指針列表。從輸入轉(zhuǎn)換而來(lái)的值逐個(gè)存儲(chǔ)到這些指針參數(shù)所指向的內(nèi)存位置。

  int fscanf(FILE* stream, const char* format, ...);   int scanf(const char* format, ...);   int sscanf(const char* string, const char* format, ...); 

    這些函數(shù)都從輸入源讀取字符并根據(jù)format字符串給出的格式化代碼對(duì)它們進(jìn)行轉(zhuǎn)換。當(dāng)格式化字符串到達(dá)末尾或者讀取的輸入不再匹配格式字符串所指定的類型時(shí)，輸入就停止。在任何一種情況下，被轉(zhuǎn)換的輸入值的數(shù)目作為函數(shù)的返回值返回。如果在任何輸入值被轉(zhuǎn)換之前文件就已經(jīng)到達(dá)尾部，函數(shù)就返回常量值EOF。
printf家族
    printf函數(shù)家族用于創(chuàng)建格式化的輸出。它們的函數(shù)原型如下：

  int fprintf(FILE *stream, const char* format, ...);   int printf(const char* format, ...);   int sprintf(char* buffer, const char* format, ...); 

二進(jìn)制I/O
    把數(shù)據(jù)寫到文件里效率最高的方法是用二進(jìn)制形式寫入，而且Android系統(tǒng)里也有很有用二進(jìn)制文件通過(guò)位來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的應(yīng)用場(chǎng)景。介紹一下操縱二進(jìn)制I/O的函數(shù)原型。
    fread函數(shù)用于讀取二進(jìn)制數(shù)據(jù)，fwrite函數(shù)用于寫入二進(jìn)制數(shù)據(jù)。它們的原型如下所示：
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  size_t fread(void* buffer, size_t size, size_t count, FILE* stream);   size_t fwrite(void* buffer, size_t size, size_t count, FILE* stream); 

    buffer是一個(gè)指向用于保存數(shù)據(jù)的內(nèi)存位置的指針，size是緩沖區(qū)中每個(gè)元素的字節(jié)數(shù)，count是讀取或?qū)懭氲脑財(cái)?shù)，stream是數(shù)據(jù)讀取或?qū)懭氲牧鳌?br />刷新和定位函數(shù)
    在處理流時(shí)，另外還有一些函數(shù)也較為有用。首先，是fflush，它迫使一個(gè)輸出流的緩沖區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行物理寫入，不管它是不是已經(jīng)寫滿。它的原型如下所示：

  int fflush(FILE* stream); 

    當(dāng)我們需要立即把輸出緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行物理寫入時(shí)，應(yīng)該使用這個(gè)函數(shù)。
    在正常的情況下，數(shù)據(jù)以線性的方式寫入，這意味著后面寫入的數(shù)據(jù)在文件中的位置是在以前所有寫入數(shù)據(jù)的后面。C同時(shí)支持隨機(jī)訪問(wèn)I/O，也就是以任意順序訪問(wèn)文件的不同位置。隨機(jī)訪問(wèn)是通過(guò)在讀取或?qū)懭肭跋榷ㄎ坏轿募行枰奈恢脕?lái)實(shí)現(xiàn)的。一般使用fseek函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，函數(shù)原型如下：

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

    fseek函數(shù)允許你在一個(gè)流中定位。這個(gè)操作將改變下一個(gè)讀取或?qū)懭氲奈恢谩Ｋ牡谝粋€(gè)參數(shù)是需要改變的流，它的第二個(gè)和第三個(gè)參數(shù)標(biāo)識(shí)文件中需要定位的位置。下表描述了fseek參數(shù)的使用方法。