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标准IO与文件IO
时间:2017-09-12作者:华清远见

标准IO与文件IO

标准IO:标准I/O是ANSI C建立的一个标准I/O模型,是一个标准函数包和stdio.h头文件中的定义,具有一定的可移植性。标准IO库处理很多细节。例如缓存分配,以优化长度执行IO等。标准的IO提供了三种类型的缓存。

(1)全缓存:当填满标准IO缓存后才进行实际的IO操作。 

(2)行缓存:当输入或输出中遇到新行符时,标准IO库执行IO操作。 

(3)不带缓存:stderr(标准错误输出)

文件IO:文件IO称之为不带缓存的IO(unbuffered I/O)。不带缓存指的是每个read,write都调用内核中的一个系统调用。也就是一般所说的低级I/O——操作系统提供的基本IO服务,与os绑定,特定于linix或unix平台。

区别

首先:两者一个显著的不同点在于,标准I/O默认采用了缓冲机制,比如调用fopen函数,不仅打开一个文件,而且建立了一个缓冲区(读写模式下将建立两个缓冲区),还创建了一个包含文件和缓冲区相关数据的数据结构。低级I/O一般没有采用缓冲,需要自己创建缓冲区,不过其实在linix或unix系统中,都是有使用称为内核缓冲的技术用于提高效率,读写调用是在内核缓冲区和进程缓冲区之间进行的数据复制。

其次从操作的设备上来区分,文件I/O主要针对文件操作,读写硬盘等,它操作的是文件描述符,标准I/O针对的是控制台,打印输出到屏幕等,它操作的是字符流。对于不同设备得特性不一样,必须有不同api访问才最高效。

最后来看下他们使用的函数

标准IO 文件IO(低级IO)

打开 fopen,freopen,fdopen               open

关闭 fclose close

getc,fgetc,getcharfgets,getsfread read

putc,fputc,putcharfputs,puts,fwrite write

1.fopen与open

标准I/O使用fopen函数打开一个文件:

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

其中path是文件名,mod用于指定文件打开的模式的字符串,比如"r","w","w+","a"等等,可以加上字母b用以指定以二进制模式打开(对于 NULL,这里的文件指针并不是指向实际的文 件,而是一个关于文件信息的数据包,其中包括文件使用的缓冲区信息。

文件IO使用open函数用于打开一个文件:

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

与fopen类似,name表示文件名字符串,而how指定打开的模式:O_RDONLY(只读),O_WRONLY(只写),O_RDWR (可读可写),还有其他模式请man 2 open。成功返回一个正整数称为文件描述符,这与标准I/O显著不同,失败的话返回-1,与标准I/O返回NULL也是不同的。

2.fclose与close

与打开文件相对的,标准I/O使用fclose关闭文件,将文件指针传入即可,如果成功关闭,返回0,否则返回EOF比如:

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

而文件IO使用close用于关闭open打开的文件,与fclose类似,只不过当错误发生时返回的是-1,而不是EOF,成功关闭同样是返回0。C语言用error code来进行错误处理的传统做法。

3. 读文件,getc,fscanf,fgets和read

标 准I/O中进行文件读取可以使用getc,一个字符一个字符的读取,也可以使用gets(读取标准io读入的)、fgets以字符串单位进行读取(读到遇 到的第一个换行字符的后面),gets(接受一个参数,文件指针)不判断目标数组是否能够容纳读入的字符,可能导致存储溢出(不建议使用),而fgets使用三个参数: char fgets(char s, int size, FILE stream);

第一个参数和gets一样,用于存储输入的地址,第二个参数为整数,表示输入字符串的最大长度,最后一个参数就是文件指针,指向要读取的文件。最 后是fscanf,与scanf类似,只不过增加了一个参数用于指定操作的文件,比如fscanf(fp,"%s",words)文件IO中使用read函数用于读取open函数打开的文件,函数原型如下:

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用于存储数据的目的缓冲区,而qty指定要读取的字节数。如果成功读取,就返回读取的字节数目(小于等于qty)

4. 判断文件结尾

如果尝试读取达到文件结尾,标准IO的getc会返回特殊值EOF,而fgets碰到EOF会返回NULL,而对于nix的read函数,情况有所不 同。read读取qty指定的字节数,最终读取的数据可能没有你所要求的那么多(qty),而当读到结尾再要读的话,read函数将返回0.

5. 写文件:putc,fputs,fprintf和write

与读文件相对应的,标准C语言I/O使用putc写入字符,比如:

putc(ch,fp);

第一个参数是字符,第二个是文件指针。而fputs与此类似:

fputs(buf,fp);

仅仅是第一个参数换成了字符串地址。而fprintf与printf类似,增加了一个参数用于指定写入的文件,比如:

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

切记fscanf和fprintf将FILE指针作为第一个参数,而putc,fputs则是作为第二个参数。

在文件IO中提供write函数用于写入文件,原型与read类似:

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

fd是文件描述符,buf是将要写入的内存数据,amt是要写的字节数。如果写入成功返回写入的字节数,通过result与amt的比较可以判断是否写入正常,如果写入失败返回-1。


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