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标准I/O与文件I/O的区别  

2014-08-17 15:37:48|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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一、标准I/O与文件I/O的比较


标准I/O与文件I/O的区别 - 戴↑Ω听歌 - Under the bule sky
 
定义:
1.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就是了。
2.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*nix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 将建立一个缓冲区) ,还创建了一个包含文件和缓冲区相关数据的数据结构 (FILE *)。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 *nix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 内核缓冲区进程缓冲区之间进行的数据复制。使用标准IO就不需要自己维护 缓冲区了,标准IO库会根据stdin/stdout来选择缓冲类型,也就是说当你使用标 准IO的时候,要清楚它的stdin/stdou是什么类型以及其默认的缓冲模式,如果 不合适,你需要用 setvbuf设置,再使用,例如协同进程的标准输入和输出 的类型都是管道,所以其默认的缓冲类型是全缓冲的,如果要使用标准IO,就 需要现设置行缓冲。对于文件IO,只要你自己能维护好缓冲区,完全可以不用 标准IO。 
其次从名字上来区分,文件I/O主要针对文件操作,读写硬盘等,标准 I/O,主要是打印输出到屏幕等。因为他们设备不一样,文件io针对的是文 件,标准io是对控制台,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。


使用的函数:

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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 *mode) 
其中 path 是文件名,mode 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 *nix 系统,只有一种文件类型,因此没有区别),如果成功打开,返回一个FILE文件 指针,如果失败返回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。
*nix系统使用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*nix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)。
*nix系统中使用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*nix 系统中提供 write 函数用于写入文件,原型与 read 类似:ssize_tresult=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。

6.随机存取

标准I/O使用fseek和ftell用于文件的随机存取,先看看fseek函数原型 
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
第一个参数是文件指针,第二个参数 是一个 long类型的偏移量(offset) ,表示从起始点开始移动的距离。第三个参 数就是用于指定起始点的模式,stdio.h指定了下列模式常量:

SEEK_SET 文件开始处
SEEK_CUR 当前位置
SEEK_END 文件结尾处

看几个调用例子:
fseek(fp,0L,SEEK_SET); //找到文件的开始处
fseek(fp,0L,SEEK_END); //定位到文件结尾处
fseek(fp,2L,SEEK_CUR); //文件当前位置向前移动2个字节数

而ftell函数用于返回文件的当前位置,返回类型是一个long类型,比如下面的调用:
fseek(fp,0L,SEEK_END);//定位到结尾
long last=ftell(fp); //返回当前位置
那么此时的last就是文件指针fp指向的文件的字节数。


与标准I/O类似,*nix系统提供了lseek来完成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同样是指定起始点模式,唯一的不同是lseek有返回值, 如 果成功就 返回指针变化前的位置, 否则返回-1。 whence的取值与fseek相同SEEK_SET,SEEK_CUR,SEEK_END,但也可以用整数 0,1,2相应代替。

lseek :fseek+ftell;







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