【文件 part 1 - 文件的概念】

一、文件的概念

文件用来存放程序、文档、音频、视频数据、图片等数据的。
文件就是存放在磁盘上的，一些数据的集合。
在windows下可以通过写字板或记事本打开文本文件对文件进行编辑保存。写字板和记事本是微软程序员写的程序，对文件进行打开、显示、读写、关闭。
作为一个程序员，必须掌握编程实现创建、写入、读取文件等操作。
对文件的操作是经常要用到的知识，比如：传送文件等。

1.1 文件的定义

1. 磁盘文件：（我们通常认识的文件）
   指一组相关数据的有序集合,通常存储在外部介质(如磁盘)上，使用时才调入内存。
2. 设备文件：
   在操作系统中把每一个与主机相连的输入、输出设备看作是一个文件，把它们的输入、输出等同于对磁盘文件的读和写。
   - 键盘：标准输入文件
   - 屏幕：标准输出文件
   - 其它设备：打印机、触摸屏、摄像头、音箱等

在Linux操作系统中，每一个外部设备都在/dev目录下对应着一个设备文件，咱们在程序中要想操作设备，就必须对与其对应的/dev下的设备文件进行操作。

标准io库函数对磁盘文件的读取特点：

文件缓冲区是库函数申请的一段内存，由库函数对其进行操作，程序员没有必要知道存放在
哪里，只需要知道对文件操作的时候的一些缓冲特点即可。

行缓冲

标准io库函数，往标准输出（屏幕）输出东西的时候是行缓冲的。
所谓的行缓冲就是缓冲区碰到换行符的时候才刷新缓冲区。
如果不刷新缓冲区，无法对文件执行读写操作。
行缓冲的刷新条件：

#include 

int main(int argc, char const *argv[])
{
	//由于printf函数是一个标准io，所以只有刷新缓冲区才可以将数据输出到终端
	//printf("hello world");
	
	//刷新缓冲区方法1：使用\n
	//printf("hello world\n");

	//刷新缓冲区方法2：程序正常结束
	//printf("hello world");
	//return 0;

	//刷新缓冲区方法3：使用fflush函数刷新缓冲区
	//printf("hello world");
	//fflush：刷新函数。可以刷新指定的缓冲区
	//stdout：标准输出，就是对终端进行写操作
	//fflush(stdout);

	//刷新缓冲区方法4：当缓冲区满的时候自动刷新
	//默认行缓冲的大小为1024个字节
	int i;
	for(i = 1; i < 300; i++)
	{
		printf("%03d ", i);
	}
	while(1)
	{
	}
	return 0;
}

全缓冲

标准io库函数 ，往普通文件读写数据的，是全缓冲的，碰到换行符也不刷新缓冲区，即缓冲区满了，才刷新缓冲区。
刷新缓冲区的情况：

1. 缓冲区满了，刷新缓冲区
2. 人为刷新缓冲区 fflush(文件指针)
3. 程序正常结束 会刷新缓冲区

无缓冲

在读写文件的时候通过系统调用io （read write），对文件进行读写数据时，是无缓冲的，即写数据会立马进入文件，读数据会立马进入内存。

写文件的流程

应用程序空间 - 内核空间 - 驱动程序 - 硬盘上。
应用程序和内核程序运行在不同的空间里，目的是为了保护内核。

设置缓冲区的目的

通过缓冲可以减少进出内核的次数，以提高效率。

1.2 磁盘文件的分类

一个文件通常是磁盘上一段命名的存储区。
计算机的存储在物理上是二进制的，所以物理上所有的磁盘文件本质上都是一样的：以字节为单位进行顺序存储。
从用户或者操作系统使用的角度（逻辑上）把文件分为：
4. 文本文件：基于字符编码的文件
5. 二进制文件：基于值编码的文件

文本文件

基于字符编码，常见编码有ASCII、UNICODE等。一般可以使用文本编辑器直接打开。
例如：
数5678的以ASCII存储形式为：
ASCII码：00110101 00110110 00110111 00111000
歌词文件(lrc):文本文件

二进制码文件

基于值编码，自己根据具体应用,指定某个值是什么意思。把内存中的数据按其在内存中的存储形式原样输出到磁盘上，一般需要自己判断或使用特定软件分析数据格式。
例如：
数5678的存储形式为：
二进制码：00010110 00101110
音频文件(mp3)：二进制文件
图片文件（bmp）文件，一个像素点由两个字节来描述*****######&&&&&
*代表红色的值，#代表绿色的值，&代表蓝色的值，二进制文件以位来表示一个意思。

文本文件、二进制文件对比：

1. 译码：
   文本文件编码基于字符定长，译码容易些；
   二进制文件编码是变长的，译码难一些（不同的二进制文件格式，有不同的译码方式）。
2. 空间利用率：
   二进制文件用一个比特来代表一个意思(位操作)；
   而文本文件任何一个意思至少是一个字符。
   二进制文件，空间利用率高。
3. 可读性：
   文本文件用通用的记事本工具就几乎可以浏览所有文本文件。
   二进制文件需要一个具体的文件解码器，比如读BMP文件，必须用读图软件。

总结一下：
文件在硬盘上存储的时候，物理上都是用二进制来存储的。
咱们的标准io库函数，对文件操作的时候，不管文件的编码格式（字符编码、或二进制），而是按字节对文件进行读写，所以咱们管文件又叫流式文件，即把文件看成一个字节流。