標准IO與文件IO 的區別


先來了解下什么是標准IO以及文件IO。

標准IO:標准I/O是ANSI C建立的一個標准I/O模型,是一個標准函數包和stdio.h頭文件中的定義,具有一定的可移植性。標准IO庫處理很多細節。例如緩存分配,以優化長度執行IO等。標准的IO提供了三種類型的緩存。

(1)全緩存:當填滿標准IO緩存后才進行實際的IO操作。 
        (2)行緩存:當輸入或輸出中遇到新行符時,標准IO庫執行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read,write都調用內核中的一個系統調用。也就是一般所說的低級I/O——操作系統提供的基本IO服務,與os綁定,特定於linix或unix平台。

2區別

首先:兩者一個顯著的不同點在於,標准I/O默認采用了緩沖機制,比如調用fopen函數,不僅打開一個文件,而且建立了一個緩沖區(讀寫模式下將建立兩個緩沖區),還創建了一個包含文件和緩沖區相關數據的數據結構。低級I/O一般沒有采用緩沖,需要自己創建緩沖區,不過其實在linix或unix系統中,都是有使用稱為內核緩沖的技術用於提高效率,讀寫調用是在內核緩沖區和進程緩沖區之間進行的數據復制。

其次從操作的設備上來區分,文件I/O主要針對文件操作,讀寫硬盤等,它操作的是文件描述符,標准I/O針對的是控制台,打印輸出到屏幕等,它操作的是字符流。對於不同設備得特性不一樣,必須有不同api訪問才最高效。

最后來看下他們使用的函數

 

標准IO

文件IO(低級IO)

打開

fopen,freopen,fdopen

open

關閉

fclose

close

getc,fgetc,getchar
fgets,gets
fread

read

putc,fputc,putchar
fputs,puts,
fwrite

write

1.fopen與open

標准I/O使用fopen函數打開一個文件:

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

其中path是文件名,mod用於指定文件打開的模式的字符串,比如"r","w","w+","a"等等,可以加上字母b用以指定以二進制模式打開(對於 *nix系統,只有一種文件類型,因此沒有區別),如果成功打開,返回一個FILE文件指針,如果失敗返回NULL,這里的文件指針並不是指向實際的文 件,而是一個關於文件信息的數據包,其中包括文件使用的緩沖區信息。

文件IO使用open函數用於打開一個文件:

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

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

2.fclose與close

與打開文件相對的,標准I/O使用fclose關閉文件,將文件指針傳入即可,如果成功關閉,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用於關閉open打開的文件,與fclose類似,只不過當錯誤發生時返回的是-1,而不是EOF,成功關閉同樣是返回0。C語言用error code來進行錯誤處理的傳統做法。

3. 讀文件getc,fscanf,fgets和read

標 准I/O中進行文件讀取可以使用getc,一個字符一個字符的讀取,也可以使用gets(讀取標准io讀入的)、fgets以字符串單位進行讀取(讀到遇 到的第一個換行字符的后面),gets(接受一個參數,文件指針)不判斷目標數組是否能夠容納讀入的字符,可能導致存儲溢出(不建議使用),而fgets使用三個參數: 
char * fgets(char *s, int size, FILE *stream);

第一個參數和gets一樣,用於存儲輸入的地址,第二個參數為整數,表示輸入字符串的最大長度,最后一個參數就是文件指針,指向要讀取的文件。最 后是fscanf,與scanf類似,只不過增加了一個參數用於指定操作的文件,比如fscanf(fp,"%s",words)
文件IO中使用read函數用於讀取open函數打開的文件,函數原型如下:

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用於存儲數據的目的緩沖區,而qty指定要讀取的字節數。如果成功讀取,就返回讀取的字節數目(小於等於qty)

4. 判斷文件結尾

如果嘗試讀取達到文件結尾,標准IO的getc會返回特殊值EOF,而fgets碰到EOF會返回NULL,而對於*nix的read函數,情況有所不 同。read讀取qty指定的字節數,最終讀取的數據可能沒有你所要求的那么多(qty),而當讀到結尾再要讀的話,read函數將返回0.

5. 寫文件putc,fputs,fprintf和write

與讀文件相對應的,標准C語言I/O使用putc寫入字符,比如:

putc(ch,fp);

第一個參數是字符,第二個是文件指針。而fputs與此類似:

fputs(buf,fp);

僅僅是第一個參數換成了字符串地址。而fprintf與printf類似,增加了一個參數用於指定寫入的文件,比如:

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

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

在文件IO中提供write函數用於寫入文件,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是將要寫入的內存數據,amt是要寫的字節數。如果寫入成功返回寫入的字節數,通過result與amt的比較可以判斷是否寫入正常,如果寫入失敗返回-1

6. 隨機存取fseek()、ftell()和lseek()

標准I/O使用fseek和ftell用於文件的隨機存取,先看看fseek函數原型

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

第一個參數是文件指針,第二個參數是一個long類型的偏移量(offset),表示從起始點開始移動的距離。第三個參數就是用於指定起始點的模式,stdio.h指定了下列模式常量:

SEEK_SET            文件開始處 
        SEEK_CUR            當前位置 
        SEEK_END            文件結尾處

看幾個調用例子: 
        fseek(fp,0L,SEEK_SET); //找到文件的開始處 
        fseek(fp,0L,SEEK_END); //定位到文件結尾處 
        fseek(fp,2L,SEEK_CUR); //文件當前位置向前移動2個字節數

而ftell函數用於返回文件的當前位置,返回類型是一個long類型,比如下面的調用:

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

那么此時的last就是文件指針fp指向的文件的字節數。

與標准I/O類似,*nix系統提供了lseek來完成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 0,1,2相應代替。


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