【Linux】系统编程之文件(标准I/O库)

目录

一、文件I/O与标准I/O的区别(open与fopen) 1、来源

从来源的角度看，两者能很好的区分开，这也是两者最显而易见的区别：

PS:从来源来看，两者是有千丝万缕的联系的，毕竟C语言的库函数还是需要调用系统API实现的。

2、移植性

这一点从上面的来源就可以推断出来，fopen是C标准函数，因此拥有良好的移植性；而open是UNIX系统调用，移植性有限。如windows下相似的功能使用API函数CreateFile。

3、适用范围 4、文件IO层次

如果从文件IO的角度来看，前者属于低级IO函数，后者属于高级IO函数。低级和高级的简单区分标准是：谁离系统内核更近。低级文件IO运行在内核态，高级文件IO运行在用户态。

5、缓冲

1、缓冲文件系统

缓冲文件系统的特点是：在内存开辟一个“缓冲区”，为程序中的每一个文件使用；当执行读文件的操作时，从磁盘文件将数据先读入内存“缓冲区”，装满后再从内存“缓冲区”依此读出需要的数据。执行写文件的操作时，先将数据写入内存“缓冲区”，待内存“缓冲区”装满后再写入文件。由此可以看出，内存“缓冲区”的大小，影响着实际操作外存的次数，内存“缓冲区”越大，则操作外存的次数就少，执行速度就快、效率高。一般来说，文件“缓冲区”的大小随机器 而定。fopen, fclose, fread, fwrite, fgetc, fgets, fputc, fputs, freopen, fseek, ftell, rewind等。

2、非缓冲文件系统

缓冲文件系统是借助文件结构体指针来对文件进行管理，通过文件指针来对文件进行访问，既可以读写字符、字符串、格式化数据unix系统结构，也可以读写二进制数据。非缓冲文件系统依赖于操作系统，通过操作系统的功能对文件进行读写，是系统级的输入输出，它不设文件结构体指针，只能读写二进制文件，但效率高、速度快，由于ANSI标准不再包括非缓冲文件系统，因此建议大家最好不要选择它。open, close, read, write, getc, getchar, putc, putchar等。

两种I/O模型的比较

I/O模型文件I/O标准I/O

缓冲方式

非缓冲I/O

缓冲I/O

操作对象

文件描述符fd

流FILE

打开

open()

fopen()

读

read()

fread()/fgetc()/fgets()

写

write()

fwrite()/fputc()/fputs()

定位

lseek()

fseek()

关闭

close()

fclose()

一句话总结一下，就是open无缓冲，fopen有缓冲。前者与read, write等配合使用， 后者与fread,fwrite等配合使用。

使用fopen函数，由于在用户态下就有了缓冲，因此进行文件读写操作的时候就减少了用户态和内核态的切换（切换到内核态调用还是需要调用系统调用API:read，write）；而使用open函数，在文件读写时则每次都需要进行内核态和用户态的切换；表现为，如果顺序访问文件，fopen系列的函数要比直接调用open系列的函数快；如果随机访问文件则相反。

二、函数fopen、fwrite、fread、fseek、fclose

前提知识

文件指针实际上是指向一个结构体类型的指针，这个结构体中包含有诸如：缓冲区的地址、在缓冲区中当前存取的字符的位置、对文件是“读”还是“写”、是否出错、是否已经遇到文件结束标志等信息。用户不必去了解其中的细节，所有一切都在 stdio.h 头文件中进行了定义。一般称上面提到的结构体类型名为 FILE，定义文件类型指针变量的一般形式为：

FILE *指针变量名;

例如：FILE *fp1, *fp2;

fp1 和 fp2 均被定义为指向文件类型的指针变量，称为文件指针。

1、函数fopen

函数原型：

#include 
FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);

参数介绍：

pathname：包含要打开的文件路径及文件名（含路径，缺省为当前路径）；

mode：文件打开状态；

mode 打开模式：

文件使用方式含义

r

只读方式打开一个文本文件

rb

只读方式打开一个二进制文件

w

只写方式打开一个文本文件

wb

只写方式打开一个二进制文件

a

追加方式打开一个文本文件

ab

追加方式打开一个二进制文件

r+

可读可写方式打开一个文本文件

rb+

可读可写方式打开一个二进制文件

w+

可读可写方式创建一个文本文件

wb+

可读可写方式生成一个二进制文件

a+

可读可写追加方式打开一个文本文件

ab+

可读可写方式追加一个二进制文件

返回值：

若成功，返回指向FILE的指针（文件指针）

若出错，返回NULL

2、函数fwrite

函数原型：

#include 
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb,FILE *stream);

参数介绍：char *str = "Apibro is very nice!";

ptr：存放写入记录的缓冲区（相当于buf缓冲区）

size：写入的记录大小（要写多少字节数），即sizeof(char)

nmemb：写入的记录数（要写多少个数据项，每个数据项长度为size），即strlen(str)

stream：要写入的文件流（哪个文件）

返回值：

若成功，返回实际写入的nmemb数目（size_t nmemb为一个整型数，即写入的次数）

若出错，EOF（End of File）

3、函数fread

函数原型：

#include 
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

参数介绍：char *str = "Apibro is very nice!";

ptr：存放读入记录的缓冲区（相当于buf缓冲区）

size：读取的记录大小（要读多少字节数），即sizeof(char)

nmemb：读取的记录数（要读多少个数据项，每个数据项长度为size），即strlen(str)

stream：要读取的文件流（哪个文件）

返回值：

若成功，返回实际读取的nmemb数目（size_t nmemb为一个整型数，即读取的次数）

若出错，EOF（End of File），即-1

4、函数fseek

函数原型：

#include 
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

参数介绍：

stream：要操作的文件流（哪个文件）

offset：偏移量

（编辑：云计算网_宿迁站长网）

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