标准C库对文件操作的引入 (一)(总结open与fopen的区别)+实现代码

1. 来源

从来源的角度看,两者能很好的区分开,这也是两者最显而易见的区别:

  • open是UNIX系统调用函数(包括LINUX等),返回的是文件描述符(File Descriptor),它是文件在文件描述符表里的索引。
  • fopen是ANSIC标准中的C语言库函数,在不同的系统中应该调用不同的内核api。返回的是一个指向文件结构的指针。 
     PS:从来源来看,两者是有千丝万缕的联系的,毕竟C语言的库函数还是需要调用系统API实现的。

2. 移植性

这一点从上面的来源就可以推断出来,`fopen`是C标准函数,因此拥有良好的移植性;而`open`是UNIX系统调用,移植性有限。如windows下相似的功能使用API函数`CreateFile`。

3. 适用范围

  • open返回文件描述符,而文件描述符是UNIX系统下的一个重要概念,UNIX下的一切设备都是以文件的形式操作。如网络套接字、硬件设备等。当然包括操作普通正规文件(Regular File)。
  • fopen是用来操纵普通正规文件(Regular File)的。

4. 文件IO层次

如果从文件IO的角度来看,前者属于低级IO函数,后者属于高级IO函数。低级和高级的简单区分标准是:谁离系统内核更近。低级文件IO运行在内核态,高级文件IO运行在用户态。

5. 缓冲

  1. 缓冲文件系统 
    缓冲文件系统的特点是:在内存开辟一个“缓冲区”,为程序中的每一个文件使用;当执行读文件的操作时,从磁盘文件将数据先读入内存“缓冲区”,装满后再从内存“缓冲区”依此读出需要的数据。执行写文件的操作时,先将数据写入内存“缓冲区”,待内存“缓冲区”装满后再写入文件。由此可以看出,内存“缓冲区”的大小,影响着实际操作外存的次数,内存“缓冲区”越大,则操作外存的次数就少,执行速度就快、效率高。一般来说,文件“缓冲区”的大小随机器 而定。fopen, fclose, fread, fwrite, fgetc, fgets, fputc, fputs, freopen, fseek, ftell, rewind等。
  2. 非缓冲文件系统 
    缓冲文件系统是借助文件结构体指针来对文件进行管理,通过文件指针来对文件进行访问,既可以读写字符、字符串、格式化数据,也可以读写二进制数据。非缓冲文件系统依赖于操作系统,通过操作系统的功能对文件进行读写,是系统级的输入输出,它不设文件结构体指针,只能读写二进制文件,但效率高、速度快,由于ANSI标准不再包括非缓冲文件系统,因此建议大家最好不要选择它。open, close, read, write, getc, getchar, putc, putchar等。

一句话总结一下,就是open无缓冲,fopen有缓冲。前者与readwrite等配合使用, 后者与fread,fwrite等配合使用。

使用fopen函数,由于在用户态下就有了缓冲,因此进行文件读写操作的时候就减少了用户态和内核态的切换(切换到内核态调用还是需要调用系统调用API:readwrite);而使用open函数,在文件读写时则每次都需要进行内核态和用户态的切换;表现为,如果顺序访问文件,fopen系列的函数要比直接调用open系列的函数快;如果随机访问文件则相反。

这样一总结梳理,相信大家对于两个函数及系列函数有了一个更全面清晰的认识,也应该知道在什么场合下使用什么样的函数更合适,效率更高。

int open(const char *path, int access,int mode)
    path 要打开的文件路径和名称                           


    access 访问模式,宏定义和含义如下:                        
        O_RDONLY         1    只读打开                         
        O_WRONLY         2    只写打开                         
        O_RDWR           4    读写打开                     
        还可选择以下模式与以上3种基本模式相与:                    
            O_CREAT     0x0100   创建一个文件并打开                
            O_TRUNC     0x0200   打开一个已存在的文件并将文件长度设置为0,其他属性保持         
            O_EXCL      0x0400   未使用                            
            O_APPEND    0x0800   追加打开文件                     
            O_TEXT      0x4000   打开文本文件翻译CR-LF控制字符     
            O_BINARY    0x8000   打开二进制字符,不作CR-LF翻译                                                        
    mode 该参数仅在access=O_CREAT方式下使用,其取值如下:      
        S_IFMT      0xF000   文件类型掩码                      
        S_IFDIR     0x4000   目录                              
        S_IFIFO     0x1000   FIFO 专用                         
        S_IFCHR     0x2000   字符专用                          
        S_IFBLK     0x3000   块专用                            
        S_IFREG     0x8000   只为0x0000                        
        S_IREAD     0x0100   可读                              
        S_IWRITE    0x0080   可写                              
        S_IEXEC     0x0040   可执行
        
FILE *fopen(char *filename, char *mode)
    filename 文件名称
    mode 打开模式:                                            
        r   只读方式打开一个文本文件                           
        rb  只读方式打开一个二进制文件                         
        w   只写方式打开一个文本文件                           
        wb  只写方式打开一个二进制文件                         
        a   追加方式打开一个文本文件                           
        ab  追加方式打开一个二进制文件                         
        r+  可读可写方式打开一个文本文件                       
        rb+ 可读可写方式打开一个二进制文件                     
        w+  可读可写方式创建一个文本文件                       
        wb+ 可读可写方式生成一个二进制文件                     
        a+  可读可写追加方式打开一个文本文件                   
        ab+ 可读可写方式追加一个二进制文件
        
open和fopen的区别:
前者属于低级IO,后者是高级IO。
前者返回一个文件描述符,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。

read/write和fread/fwrite区别

1,fread是带缓冲的,read不带缓冲.

2,fopen是标准c里定义的,open是POSIX中定义的.

3,fread可以读一个结构.read在linux/unix中读二进制与普通文件没有区别.

4,fopen不能指定要创建文件的权限.open可以指定权限.

5,fopen返回指针,open返回文件描述符(整数).

6,linux/unix中任何设备都是文件,都可以用open,read.

如果文件的大小是8k。你如果用read/write,且只分配了2k的缓存,则要将此文件读出需要做4次系统调用来实际从磁盘上读出。

如果你用fread/fwrite,则系统自动分配缓存,则读出此文件只要一次系统调用从磁盘上读出。

也就是用read/write要读4次磁盘,而用fread/fwrite则只要读1次磁盘。效率比read/write要高4倍。

如果程序对内存有限制,则用read/write比较好。

都用fread 和fwrite,它自动分配缓存,速度会很快,比自己来做要简单。如果要处理一些特殊的描述符,用read和write,如套接口,管道之类的

系统调用write的效率取决于你buf的大小和你要写入的总数量,如果buf太小,你进入内核空间的次数大增,效率就低下。而fwrite会替你做缓存,减少了实际出现的系统调用,所以效率比较高。

代码应用实现:

f_series7.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main()
{
//      FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);

        FILE *fp;
        char *str = "ganboss is very handsome";
        char readBuf[128] = {0};

        fp = fopen("./gan.txt","w+");

//      size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb,FILE *stream);

        // ptr buf
        // size sizeof(char)
        //geshu
        //which file
        fwrite(str,sizeof(char),strlen(str),fp);
//      fwrite(str,sizeof(char)*strlen(str),1,fp);

//      int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
        fseek(fp,0,SEEK_SET);

//      size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
        fread(readBuf,sizeof(char),strlen(str),fp);

        printf("read data: %s\n",readBuf);


        return 0;
}

//      FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);

 w+  可读可写方式创建一个文本文件   fp = fopen("./gan.txt","w+");   因为模式得是指针  所以 w+要用双引号

 

f_seriesnew8.c
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main()
{
//      FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);

        FILE *fp;
        char *str = "ganboss is very handsome";
        char readBuf[128] = {0};

        fp = fopen("./gannew.txt","w+");

//      size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb,FILE *stream);

        // ptr buf
        // size sizeof(char)
        //geshu
        //which file
        fwrite(str,sizeof(char)*strlen(str),1,fp);
//      fwrite(str,sizeof(char)*strlen(str),1,fp);

//      int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
        fseek(fp,0,SEEK_SET);

//      size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
        fread(readBuf,sizeof(char)*strlen(str),1,fp);

        printf("read data: %s\n",readBuf);


        return 0;
}

 

可参考:https://blog.csdn.net/Ma_Hong_Kai/article/details/109654663

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转载自blog.csdn.net/weixin_46016743/article/details/114901444