前言：
本文主要内容是从网上摘录的，将查到的零散信息消化后归纳在一起，方便以后查阅。
参考以下文章，谢谢作者的分享：
Linux探秘之I/O效率
https://cloud.tencent.com/developer/article/1018033
linux系统编程之基础必备（四）：C 标准库IO缓冲区和内核缓冲区的区别
https://cloud.tencent.com/developer/article/1012299
概念：
标准I/O:是指标准I/O库，又称带缓存的I/O。它由ANSI C标准说明，标准I/O库代替用户处理很多细节，比如缓存分配、以优化长度执行I/O等，提供缓存的目的是为了尽量减少read和write的调用次数。
常用函数：fopen、fread、fwrite、fclose、printf、fprintf、scanf、sscanf等。
文件I/O：又被称为不带缓冲的I/O，指的是每个read和write都是调用内核中的一个系统调用。这些不带缓冲的文件I/O函数不是ISO C的组成部分。它们是POSIX.1和Single UNIX Specification的组成部分。常用函数：open、read、write、lseek、close等。
联系：
用户程序调用C标准I/O库函数读写普通文件或设备,而这些库函数要通过系统调用把读写请求传给内核 ,最终由内核驱动磁盘或设备完成I/O操作。C标准库为每个打开的文件分配一个I/O缓冲区以加速读写操作,通过文件的FILE 结构体可以找到这个缓冲区,用户调用读写函数大多数时候都在I/O缓冲区中读写,只有少数时候需要把读写请求传给内核。以fgetc / fputc 为例,当用户程序第一次调用fgetc 读一个字节时,fgetc 函数可能通过系统调用 进入内核读1K字节到I/O缓冲区中,然后返回I/O缓冲区中的第一个字节给用户,把读写位置指 向I/O缓冲区中的第二个字符,以后用户再调fgetc ,就直接从I/O缓冲区中读取,而不需要进内核 了,当用户把这1K字节都读完之后,再次调用fgetc 时,fgetc 函数会再次进入内核读1K字节 到I/O缓冲区中。在这个场景中用户程序、C标准库和内核之间的关系就像在“Memory Hierarchy”中 CPU、Cache和内存之间的关系一样,C标准库之所以会从内核预读一些数据放 在I/O缓冲区中,是希望用户程序随后要用到这些数据,C标准库的I/O缓冲区也在用户空间,直接 从用户空间读取数据比进内核读数据要快得多。另一方面,用户程序调用fputc 通常只是写到I/O缓 冲区中,这样fputc 函数可以很快地返回,如果I/O缓冲区写满了,fputc 就通过系统调用把I/O缓冲 区中的数据传给内核,内核最终把数据写回磁盘或设备。有时候用户程序希望把I/O缓冲区中的数据立刻 传给内核,让内核写回设备或磁盘,这称为Flush操作,对应的库函数是fflush,fclose函数在关闭文件 之前也会做Flush操作。
区别：
1、缓冲机制区别：
众所周知，CPU和内存的数据交换要远大于磁盘操作，通过缓存机制，可以减少磁盘读写的次数，提高并发处理程序的效率，因此，缓存是一种提高任务存储和处理效率的有效方法。
从宏观上看，Linux操作系统分为用户态和内核态，在处理I/O操作的时候，两者都提供了缓存。用户态的称为标准I/O缓存，也称为用户空间缓存，而内核态的称为缓冲区高速缓存，也叫页面高速缓存。既然都提供了缓存，那为什么这本书上却分不带I/O的缓存和带I/O的缓存，原因其实是“不带I/O缓存”指的是用户空间中不为这些I/O操作设有缓冲，而内核是带缓冲的。
2、I/O操作的流程区别：
如上图所示，用户进程空间和内核进程空间读写磁盘的操作都要经过缓冲区缓存，缓存的作用前面也提到过，是为了减少磁盘读写的次数，提高I/O的效率。当读写一个文件时，首先看系统I/O的操作流程。
2.1 文件I/O：
属于内核系统调用，没有涉及用户态的参与。以图中标号为例：
(3) 调用write函数向文件中写数据，buf中存放的就是要写入的数据，如write(fd, 'abc', 3)。调用前需要先设置BUFFSIZE。不同的BUFFSIZE会影响I/O效率，下面再来说这个问题。
(5) 延迟写：当缓存区高速缓存满或者内核要重写缓冲区的时候，才将数据写入输出队列，等数据到队列首部的时候，才真正触发磁盘的写操作。
(6) 预读：当检测到正进行顺序读取时，内核就试图读入比应用程序所要求更多的数据，并假想应用程序很快就会读到这些数据。这样，当缓冲区没有数据时，能够快速填充下次要读取的数据。
(4) 调用read从缓冲区高速缓存读取所需数据到逻辑单元中进行处理。
以上，就是系统I/O所涉及到的四步操作。
2.2 标准I/O：
属于ISO C实现的标准库函数，调用的是底层的系统调用。
(1) 将逻辑单元中的数据写入文件，根据需求，有三种函数类型可以调用，以fputc、fputs、fwrite为例，这些函数不用人为去控制缓冲区的大小，而是系统自动申请的，当用户定义了相应的I/O函数之后，根据不同的缓存类型（是全缓冲、行缓冲还是无缓冲），系统自动调用malloc等函数申请缓冲区，即标准I/O缓存。
(3)(5) 当用户缓冲区满了之后，如系统I/O操作一般，此时调用write从标准I/O缓存中复制数据到内核缓冲区，再写入磁盘。
(4)(6) 同系统I/O操作，从内核缓冲区调用read读入到用户缓冲区。
(2) 同样有三种函数类型可以调用，以fgetc、fgets、fread为例，读入逻辑单元进行后续的处理。
可见，标准I/O实现的机制就是基于系统I/O，这样看来，标准I/O在效率上肯定不如系统I/O，但事实是标准I/O与系统I/O相比并不慢很多，而且还有很多其他的优点。
2.3 用数据流来形容两者的差异：
无缓存I/O操作的数据流：数据->内核缓存区->磁盘
标准I/O操作的数据流：数据->流缓存区->内核缓存区->磁盘
2.4 标准I/O的优点和缺点：
1）使用标准I / O例程的一个优点是无需考虑缓存及最佳I / O长度的选择，并且它并不比直接调用read、write慢多少
2）在标准I / O库中，一个效率不高的不足之处是需要复制的数据量。当使用每次一行函数fgets和fputs时，通常需要复制两次数据：一次是在内核和标准I / O缓存之间（当调用read和write时），第二次是在标准I / O缓存（通常系统分配和管理）和用户程序中的行缓存（fgets的参数就需要一个用户行缓存指针）之间。
3、经典回答：
前者属于低级IO，后者是高级IO。
前者返回一个文件描述符（用户程序区的），后者返回一个文件指针。
前者无缓冲，后者有缓冲。
前者与 read， write 等配合使用， 后者与 fread， fwrite等配合使用。
后者是在前者的基础上扩充而来的，在大多数情况下，用后者。
上面就是open和fopen的区别介绍了，两者的区别主要是缓冲的区别，fopen有缓冲而open没有，还有它们的层次也有所不同，fopen可移植而open不能。