標(biāo)準(zhǔn)IO與文件IO 的區(qū)別

作者：王姍姍，華清遠(yuǎn)見(jiàn)嵌入式學(xué)院講師。

先來(lái)了解下什么是標(biāo)準(zhǔn)ＩＯ以及文件ＩＯ。

標(biāo)準(zhǔn)ＩＯ：標(biāo)準(zhǔn)I/O是ANSI C建立的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)I/O模型，是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)包和stdio.h頭文件中的定義，具有一定的可移植性。標(biāo)準(zhǔn)IO庫(kù)處理很多細(xì)節(jié)。例如緩存分配，以優(yōu)化長(zhǎng)度執(zhí)行IO等。標(biāo)準(zhǔn)的IO提供了三種類型的緩存。

（1）全緩存：當(dāng)填滿標(biāo)準(zhǔn)IO緩存后才進(jìn)行實(shí)際的IO操作。
（2）行緩存：當(dāng)輸入或輸出中遇到新行符時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)IO庫(kù)執(zhí)行IO操作。
（3）不帶緩存：stderr就是了。

文件ＩＯ：文件ＩＯ稱之為不帶緩存的IO（unbuffered I/O)。不帶緩存指的是每個(gè)read，write都調(diào)用內(nèi)核中的一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用。也就是一般所說(shuō)的低級(jí)I/O——操作系統(tǒng)提供的基本IO服務(wù)，與os綁定，特定于linix或unix平臺(tái)。

２區(qū)別

首先：兩者一個(gè)顯著的不同點(diǎn)在于，標(biāo)準(zhǔn)I/O默認(rèn)采用了緩沖機(jī)制，比如調(diào)用fopen函數(shù)，不僅打開(kāi)一個(gè)文件，而且建立了一個(gè)緩沖區(qū)（讀寫(xiě)模式下將建立兩個(gè)緩沖區(qū)），還創(chuàng)建了一個(gè)包含文件和緩沖區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。低級(jí)I/O一般沒(méi)有采用緩沖，需要自己創(chuàng)建緩沖區(qū)，不過(guò)其實(shí)在linix或unix系統(tǒng)中，都是有使用稱為內(nèi)核緩沖的技術(shù)用于提高效率，讀寫(xiě)調(diào)用是在內(nèi)核緩沖區(qū)和進(jìn)程緩沖區(qū)之間進(jìn)行的數(shù)據(jù)復(fù)制。

其次從操作的設(shè)備上來(lái)區(qū)分，文件I/O主要針對(duì)文件操作，讀寫(xiě)硬盤等，它操作的是文件描述符，標(biāo)準(zhǔn)I/O針對(duì)的是控制臺(tái)，打印輸出到屏幕等，它操作的是字符流。對(duì)于不同設(shè)備得特性不一樣，必須有不同api訪問(wèn)才最高效。

最后來(lái)看下他們使用的函數(shù)

標(biāo)準(zhǔn)ＩＯ

文件ＩＯ(低級(jí)IO)

打開(kāi)

fopen,freopen,fdopen

open

關(guān)閉

fclose

close

讀

getc,fgetc,getchar
fgets,gets
fread

read

寫(xiě)

putc,fputc,putchar
fputs,puts,
fwrite

write

1.fopen與open

標(biāo)準(zhǔn)I/O使用fopen函數(shù)打開(kāi)一個(gè)文件：

FILE* fp=fopen(cONst char* path,const char *mod)

其中path是文件名，mod用于指定文件打開(kāi)的模式的字符串，比如"r","w","w+","a"等等，可以加上字母b用以指定以二進(jìn)制模式打開(kāi)（對(duì)于 *nix系統(tǒng)，只有一種文件類型，因此沒(méi)有區(qū)別）,如果成功打開(kāi)，返回一個(gè)FILE文件指針，如果失敗返回NULL,這里的文件指針并不是指向?qū)嶋H的文 件，而是一個(gè)關(guān)于文件信息的數(shù)據(jù)包，其中包括文件使用的緩沖區(qū)信息。

文件IO使用open函數(shù)用于打開(kāi)一個(gè)文件：

int fd=open(char *name,int how);

與fopen類似，name表示文件名字符串，而how指定打開(kāi)的模式：O_RDONLY(只讀),O_WRONLY(只寫(xiě)）,O_RDWR （可讀可寫(xiě)),還有其他模式請(qǐng)man 2 open。成功返回一個(gè)正整數(shù)稱為文件描述符，這與標(biāo)準(zhǔn)I/O顯著不同，失敗的話返回-1，與標(biāo)準(zhǔn)I/O返回NULL也是不同的。

2.fclose與close

與打開(kāi)文件相對(duì)的，標(biāo)準(zhǔn)I/O使用fclose關(guān)閉文件，將文件指針傳入即可，如果成功關(guān)閉，返回0，否則返回EOF
比如：

if(fclose(fp)!=0)
printf("Error in closing file");

而文件IO使用close用于關(guān)閉open打開(kāi)的文件，與fclose類似，只不過(guò)當(dāng)錯(cuò)誤發(fā)生時(shí)返回的是-1，而不是EOF，成功關(guān)閉同樣是返回0。C語(yǔ)言用error code來(lái)進(jìn)行錯(cuò)誤處理的傳統(tǒng)做法。

3. 讀文件，getc,fscanf,fgets和read

標(biāo) 準(zhǔn)I/O中進(jìn)行文件讀取可以使用getc，一個(gè)字符一個(gè)字符的讀取，也可以使用gets（讀取標(biāo)準(zhǔn)io讀入的）、fgets以字符串單位進(jìn)行讀?。ㄗx到遇 到的第一個(gè)換行字符的后面），gets（接受一個(gè)參數(shù)，文件指針）不判斷目標(biāo)數(shù)組是否能夠容納讀入的字符，可能導(dǎo)致存儲(chǔ)溢出(不建議使用），而fgets使用三個(gè)參數(shù)：
char * fgets(char *s, int size, FILE *stream);

第一個(gè)參數(shù)和gets一樣，用于存儲(chǔ)輸入的地址，第二個(gè)參數(shù)為整數(shù)，表示輸入字符串的最大長(zhǎng)度，最后一個(gè)參數(shù)就是文件指針，指向要讀取的文件。最 后是fscanf，與scanf類似，只不過(guò)增加了一個(gè)參數(shù)用于指定操作的文件，比如fscanf(fp,"%s",words)
文件IO中使用read函數(shù)用于讀取open函數(shù)打開(kāi)的文件，函數(shù)原型如下：

ssize_t numread=read(int fd,void *buf,size_t qty);

其中fd就是open返回的文件描述符，buf用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的目的緩沖區(qū)，而qty指定要讀取的字節(jié)數(shù)。如果成功讀取，就返回讀取的字節(jié)數(shù)目（小于等于qty）

4. 判斷文件結(jié)尾

如果嘗試讀取達(dá)到文件結(jié)尾，標(biāo)準(zhǔn)IO的getc會(huì)返回特殊值EOF，而fgets碰到EOF會(huì)返回NULL,而對(duì)于*nix的read函數(shù)，情況有所不 同。read讀取qty指定的字節(jié)數(shù)，最終讀取的數(shù)據(jù)可能沒(méi)有你所要求的那么多（qty），而當(dāng)讀到結(jié)尾再要讀的話，read函數(shù)將返回0.

5. 寫(xiě)文件：putc,fputs,fprintf和write

與讀文件相對(duì)應(yīng)的，標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言I/O使用putc寫(xiě)入字符，比如：

putc(ch,fp);

第一個(gè)參數(shù)是字符，第二個(gè)是文件指針。而fputs與此類似：

fputs(buf,fp);

僅僅是第一個(gè)參數(shù)換成了字符串地址。而fprintf與printf類似，增加了一個(gè)參數(shù)用于指定寫(xiě)入的文件，比如：

fprintf(stdout,"Hello %s.\n","dennis");

切記fscanf和fprintf將FILE指針作為第一個(gè)參數(shù)，而putc,fputs則是作為第二個(gè)參數(shù)。

在文件IO中提供write函數(shù)用于寫(xiě)入文件，原型與read類似：

ssize_t result=write(int fd,void *buf ,size_t amt);

fd是文件描述符，buf是將要寫(xiě)入的內(nèi)存數(shù)據(jù)，amt是要寫(xiě)的字節(jié)數(shù)。如果寫(xiě)入成功返回寫(xiě)入的字節(jié)數(shù)，通過(guò)result與amt的比較可以判斷是否寫(xiě)入正常，如果寫(xiě)入失敗返回-1

6. 隨機(jī)存?。篺seek()、ftell()和lseek()

標(biāo)準(zhǔn)I/O使用fseek和ftell用于文件的隨機(jī)存取，先看看fseek函數(shù)原型

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

第一個(gè)參數(shù)是文件指針，第二個(gè)參數(shù)是一個(gè)long類型的偏移量（offset），表示從起始點(diǎn)開(kāi)始移動(dòng)的距離。第三個(gè)參數(shù)就是用于指定起始點(diǎn)的模式，stdio.h指定了下列模式常量：

SEEK_SET 文件開(kāi)始處
SEEK_CUR 當(dāng)前位置
SEEK_END 文件結(jié)尾處

看幾個(gè)調(diào)用例子：
fseek(fp,0L,SEEK_SET); //找到文件的開(kāi)始處
fseek(fp,0L,SEEK_END); //定位到文件結(jié)尾處
fseek(fp,2L,SEEK_CUR); //文件當(dāng)前位置向前移動(dòng)2個(gè)字節(jié)數(shù)

而ftell函數(shù)用于返回文件的當(dāng)前位置，返回類型是一個(gè)long類型，比如下面的調(diào)用：

fseek(fp,0L,SEEK_END);//定位到結(jié)尾
long last=ftell(fp); //返回當(dāng)前位置

那么此時(shí)的last就是文件指針fp指向的文件的字節(jié)數(shù)。

與標(biāo)準(zhǔn)I/O類似，*nix系統(tǒng)提供了lseek來(lái)完成fseek的功能，原型如下：

off_t lseek(int fildes, off_t offset, int whence);

fildes是文件描述符，而offset也是偏移量，whence同樣是指定起始點(diǎn)模式，唯一的不同是lseek有返回值，如果成功就 返回指針變化前的位置，否則返回-1。whence的取值與fseek相同：SEEK_SET,SEEK_CUR,SEEK_END，但也可以用整數(shù) 0,1,2相應(yīng)代替。

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