C语言中的流：概念、分类及使用详解

在C编程语言中，"流"(stream)是一个核心的抽象概念，它代表了一种数据传输机制。从本质上讲，“流”可以理解为一个有序的数据序列，在程序与外部设备（如键盘、显示器或文件系统）之间进行输入和输出操作时提供服务。

一、流的概念

“流”的理念是将复杂的I/O过程简化成对单个字符或者字节的操作，并且允许程序员以统一的方式来处理不同类型的输入/输出源。无论是读取用户通过键盘敲击的一个字符，还是向磁盘上的某个文本文件写出一行字符串，都可以借助于流这一高级接口来完成。

在C标准库<stdio.h>中定义了各种用于管理这些流的对象以及相关的函数。每一个这样的对象都关联着一种特定类型的数据来源或目的地——即所谓的FILE结构体指针，它是所有stdio 流的基本表示形式。

二、流的分类

1. 标准输入流(stdin): 这是一种预设好的流入型(stream of input)流，对应的是用户的键盘输入，默认缓冲区可接收来自终端或其他输入设备的一系列字符。

2. 标准输出流(stdout): 是默认提供的流出型(stream of output)流，通常连接到计算机屏幕显示区域，用来打印程序运行结果给用户查看。

3. 错误输出流(stderr): 同样也是预先设定的一种流出型流，但它主要用于报告错误信息和其他状态消息，同样一般指向显示屏；然而其具有较低级别的缓冲策略以便即使在某些严重情况下也能立即显示出错提示。

4. 文件流: 除了上述三种内建的标准流之外，还可以创建并打开其他任意数量的自定义文件流来进行更复杂灵活的IO任务，比如顺序地读写硬盘上存储的各种格式的文件内容等。

三、流的具体使用详解：

- 打开和关闭流：`fopen()` 函数可用于打开一个新的文件并将返回对应的 FILE 结构体指针作为新流标识符。例如：

其中第一个参数是要访问的文件名，第二个参数指定模式，如 'w' 表示写入，'a' 表示追加，而'r'则表明我们打算从此文件做只读获取。

在完成了相应的文件操作后，应当调用 `fclose()` 来正确释放资源并且确保缓存的内容被刷新至物理媒介：


- 数据的读写操作：对于已开启的流，我们可以运用一系列 I/O 函数执行具体的数据交互动作，包括但不限于以下几个常用例程:

- 字符读取:`getc()`, `getchar()` 或者 fgetc()



- 字符串或块状数据写入 : `fprintf()` 可按照类似printf风格的格式化方式实现



- 块级(未格式化的)数据读写： fread(), fwrite()

总的来说，理解和熟练掌握 C 语言中的流及其相关 API 能力极大地增强了开发者编写高效易维护 IO 系统代码的能力，使其能轻松应对各类实际场景下的数据交换需求。同时通过对流的理解也能够更好地利用操作系统层面所提供的底层设施提升应用性能表现及用户体验效果。