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  • 文件IO和标准IO的区别

    2021-03-25 11:57:25
    一、先来了解下什么是文件I/O和标准I/O: 文件I/O:文件I/O称之为不带缓存的IO(unbuffered I/O)。不带缓存指是每个read,write都调用内核中一个系统调用。也就是一般所说低级I/O——操作系统提供基本IO...

    一、先来了解下什么是文件I/O和标准I/O:

    文件I/O:文件I/O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。

    标准I/O: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I/O库处理很多细节。例如缓存分配,以优化长度执行I/O等。标准的I/O提供了三种类型的缓存。

    (1)全缓存:当填满标准I/O缓存后才进行实际的I/O操作。 
    (2)行缓存:当输入或输出中遇到新行符时,标准I/O库执行I/O操作。 
    (3)不带缓存:stderr就是了。

    二、二者的区别

          文件I/O 又称为低级磁盘I/O,遵循POSIX相关标准。任何兼容POSIX标准的操作系统上都支持文件I/O。标准I/O被称为高级磁盘I/O,遵循ANSI C相关标准。只要开发环境中有标准I/O库,标准I/O就可以使用。(Linux 中使用的是GLIBC,它是标准C库的超集。不仅包含ANSI C中定义的函数,还包括POSIX标准中定义的函数。因此,Linux 下既可以使用标准I/O,也可以使用文件I/O)。

          通过文件I/O读写文件时,每次操作都会执行相关系统调用。这样处理的好处是直接读写实际文件,坏处是频繁的系统调用会增加系统开销,标准I/O可以看成是在文件I/O的基础上封装了缓冲机制。先读写缓冲区,必要时再访问实际文件,从而减少了系统调用的次数。

          文件I/O中用文件描述符表现一个打开的文件,可以访问不同类型的文件如普通文件、设备文件和管道文件等。而标准I/O中用FILE(流)表示一个打开的文件,通常只用来访问普通文件。

    三、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,getchar
    fgets,gets
    fread

    read

    putc,fputc,putchar
    fputs,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 *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。

    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

    6. 随机存取fseek()、ftell()和lseek()

    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。

     

    四、系统调用与库函数

             上面我们一直在讨论文件I/O与标准I/O的区别,其实可以这样说,文件I/O是系统调用、标准I/O是库函数,看下面这张图:

     

    POSIX:Portable Operating System Interface  可移植操作系统接口

    ANSI:American National Standrads Institute  美国国家标准学会

    1、系统调用

           操作系统负责管理和分配所有的计算机资源。为了更好地服务于应用程序,操作系统提供了一组特殊接口——系统调用。通过这组接口用户程序可以使用操作系统内核提供的各种功能。例如分配内存、创建进程、实现进程之间的通信等。

           为什么不允许程序直接访问计算机资源?答案是不安全。单片机开发中,由于不需要操作系统,所以开发人员可以编写代码直接访问硬件。而在32位嵌入式系统中通常都要运行操作系统,所以开发人员可以编写代码直接访问硬件。而在32位嵌入式系统中通常都要运行操作系统,程序访问资源的方式都发生了改变。操作系统基本上都支持多任务,即同时可以运行多个程序。如果允许程序直接访问系统资源,肯定会带来很多问题。因此,所有软硬件资源的管理和分配都有操作系统负责。程序要获取资源(如分配内存,读写串口)必须由操作系统来完成,即用户程序向操作系统发出服务请求,操作系统收到请求后执行相关的代码来处理。

           用户程序向操作系统提出请求的接口就是系统调用。所有的操作系统都会提供系统调用接口,只不过不同的操作系统提供的系统调用接口各不相同。Linux 系统调用接口非常精简,它继承了Unix 系统调用中最基本的和最有用的部分。这些系统调用按照功能大致可分为进程控制、进程间通信、文件系统控制、存储管理、网络管理、套接字控制、用户管理等几类。

    2、库函数

          库函数可以说是对系统调用的一种封装,因为系统调用是面对的是操作系统,系统包括Linux、Windows等,如果直接系统调用,会影响程序的移植性,所以这里使用了库函数,比如说C库,这样只要系统中安装了C库,就都可以使用这些函数,比如printf()  scanf()等,C库相当于对系统函数进行了翻译,使我们的APP可以调用这些函数;

    3、用户编程接口API

         前面提到利用系统调用接口程序可以访问各种资源,但在实际开发中程序并不直接使用系统调用接口,而是使用用户编程接口(API)。为什么不直接使用系统调用接口呢?

    原因如下:

    1)系统调用接口功能非常简单,无法满足程序的需求。

    2)不同操作系统的系统调用接口不兼容,程序移植时工作量大。

        用户编程接口通俗的解释就是各种库(最重要的就是C库)中的函数。为了提高开发效率,C库中实现了很多函数。这些函数实现了常用的功能,供程序员调用。这样一来,程序员不需要自己编写这些代码,直接调用库函数就可以实现基本功能,提高了代码的复用率。使用用户编程接口还有一个好处:程序具有良好的可移植性。几乎所有的操作系统上都实现了C库,所以程序通常只需要重新编译一下就可以在其他操作系统下运行。

        用户编程接口(API)在实现时,通常都要依赖系统调用接口。例如,创建进程的API函数fork()对应于内核空间的sys_fork()系统调用。很多API函数西亚我哦通过多个系统调用来完成其功能。还有一些API函数不要调用任何系统调用。

         在Linux 中用户编程接口(API)遵循了在Unix中最流行的应用编程界面标准——POSIX标准。POSIX标准是由IEEE和ISO/IEC共同开发的标准系统。该标准基于当时想用的Unix 实践和经验,描述了操作系统的系统调用编程接口(实际上就是API),用于保证应用程序可以在源代码一级商多种操作系统上运行。这些系统调用编程接口主要是通过C库(libc )实现的。


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  • 文件IO和标准IO的区别? 1、标准IO是c库提供的,文件IO是linux系统提供的 2、标准IO是通过FILE*来操作文件,文件IO是通过文件描述符操作文件 3、标准IO有缓冲区,系统开销小,文件IO没有缓冲区,系统开销大 4、标准...

    文件IO和标准IO的区别?
    1、标准IO是c库提供的,文件IO是linux系统提供的
    2、标准IO是通过FILE*来操作文件,文件IO是通过文件描述符操作文件
    3、标准IO有缓冲区,系统开销小,文件IO没有缓冲区,系统开销大
    4、标准IO可移植,而文件IO不行
    5、标准IO只能操作普通文件,而文件IO可以操作普通文件、设备文件、管道文件等等

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  • 一、先来了解下什么是文件I/O和标准I/O: 文件I/O:文件I/O称之为不带缓存的IO(unbuffered I/O)。不带缓存指是每个read,write都调用内核中一个系统调用。也就是一般所说低级I/O——操作系统提供基本IO...

    一、先来了解下什么是文件I/O和标准I/O:

    文件I/O:文件I/O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。

    标准I/O: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I/O库处理很多细节。例如缓存分配,以优化长度执行I/O等。标准的I/O提供了三种类型的缓存。

    (1)全缓存:当填满标准I/O缓存后才进行实际的I/O操作。 
    (2)行缓存:当输入或输出中遇到新行符时,标准I/O库执行I/O操作。 
    (3)不带缓存:stderr就是了。

    二、二者的区别

          文件I/O 又称为低级磁盘I/O,遵循POSIX相关标准。任何兼容POSIX标准的操作系统上都支持文件I/O。标准I/O被称为高级磁盘I/O,遵循ANSI C相关标准。只要开发环境中有标准I/O库,标准I/O就可以使用。(Linux 中使用的是GLIBC,它是标准C库的超集。不仅包含ANSI C中定义的函数,还包括POSIX标准中定义的函数。因此,Linux 下既可以使用标准I/O,也可以使用文件I/O)。

          通过文件I/O读写文件时,每次操作都会执行相关系统调用。这样处理的好处是直接读写实际文件,坏处是频繁的系统调用会增加系统开销,标准I/O可以看成是在文件I/O的基础上封装了缓冲机制。先读写缓冲区,必要时再访问实际文件,从而减少了系统调用的次数。

          文件I/O中用文件描述符表现一个打开的文件,可以访问不同类型的文件如普通文件、设备文件和管道文件等。而标准I/O中用FILE(流)表示一个打开的文件,通常只用来访问普通文件。

    三、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,getchar
    fgets,gets
    fread

    read

    putc,fputc,putchar
    fputs,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 *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。

    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

    6. 随机存取fseek()、ftell()和lseek()

    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。

     

    四、系统调用与库函数

             上面我们一直在讨论文件I/O与标准I/O的区别,其实可以这样说,文件I/O是系统调用、标准I/O是库函数,看下面这张图:

     

    POSIX:Portable Operating System Interface  可移植操作系统接口

    ANSI:American National Standrads Institute  美国国家标准学会

    1、系统调用

           操作系统负责管理和分配所有的计算机资源。为了更好地服务于应用程序,操作系统提供了一组特殊接口——系统调用。通过这组接口用户程序可以使用操作系统内核提供的各种功能。例如分配内存、创建进程、实现进程之间的通信等。

           为什么不允许程序直接访问计算机资源?答案是不安全。单片机开发中,由于不需要操作系统,所以开发人员可以编写代码直接访问硬件。而在32位嵌入式系统中通常都要运行操作系统,所以开发人员可以编写代码直接访问硬件。而在32位嵌入式系统中通常都要运行操作系统,程序访问资源的方式都发生了改变。操作系统基本上都支持多任务,即同时可以运行多个程序。如果允许程序直接访问系统资源,肯定会带来很多问题。因此,所有软硬件资源的管理和分配都有操作系统负责。程序要获取资源(如分配内存,读写串口)必须由操作系统来完成,即用户程序向操作系统发出服务请求,操作系统收到请求后执行相关的代码来处理。

           用户程序向操作系统提出请求的接口就是系统调用。所有的操作系统都会提供系统调用接口,只不过不同的操作系统提供的系统调用接口各不相同。Linux 系统调用接口非常精简,它继承了Unix 系统调用中最基本的和最有用的部分。这些系统调用按照功能大致可分为进程控制、进程间通信、文件系统控制、存储管理、网络管理、套接字控制、用户管理等几类。

    2、库函数

          库函数可以说是对系统调用的一种封装,因为系统调用是面对的是操作系统,系统包括Linux、Windows等,如果直接系统调用,会影响程序的移植性,所以这里使用了库函数,比如说C库,这样只要系统中安装了C库,就都可以使用这些函数,比如printf()  scanf()等,C库相当于对系统函数进行了翻译,使我们的APP可以调用这些函数;

    3、用户编程接口API

         前面提到利用系统调用接口程序可以访问各种资源,但在实际开发中程序并不直接使用系统调用接口,而是使用用户编程接口(API)。为什么不直接使用系统调用接口呢?

    原因如下:

    1)系统调用接口功能非常简单,无法满足程序的需求。

    2)不同操作系统的系统调用接口不兼容,程序移植时工作量大。

        用户编程接口通俗的解释就是各种库(最重要的就是C库)中的函数。为了提高开发效率,C库中实现了很多函数。这些函数实现了常用的功能,供程序员调用。这样一来,程序员不需要自己编写这些代码,直接调用库函数就可以实现基本功能,提高了代码的复用率。使用用户编程接口还有一个好处:程序具有良好的可移植性。几乎所有的操作系统上都实现了C库,所以程序通常只需要重新编译一下就可以在其他操作系统下运行。

        用户编程接口(API)在实现时,通常都要依赖系统调用接口。例如,创建进程的API函数fork()对应于内核空间的sys_fork()系统调用。很多API函数西亚我哦通过多个系统调用来完成其功能。还有一些API函数不要调用任何系统调用。

         在Linux 中用户编程接口(API)遵循了在Unix中最流行的应用编程界面标准——POSIX标准。POSIX标准是由IEEE和ISO/IEC共同开发的标准系统。该标准基于当时想用的Unix 实践和经验,描述了操作系统的系统调用编程接口(实际上就是API),用于保证应用程序可以在源代码一级商多种操作系统上运行。这些系统调用编程接口主要是通过C库(libc )实现的。

    转载于:https://www.cnblogs.com/zzb-Dream-90Time/p/5768104.html

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    标准文件IO和系统文件IO的区别

    标准文件IO:fopen() fclose() fread() fwrite() fseek()

    系统文件IO:open() close() read() write() lseek()

    区别:标准文件IO只能读写普通文本文件和二进制文件;系统文件IO不仅可以读写普通文件和二进制文件还可以读写系统底层设备文件;加锁的文件必须使用系统文件IO读写,特殊的文件,比如管道,socket也必须使用read write系统文件IO读写

    标准文件IO读写文件的时候使用缓冲区的

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  •  标准IO:标准I/O是ANSI C建立一个标准I/O模型,是一个标准函数包stdio.h头文件中定义,具有一定可移植性。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IO提供了三种类型缓存。 ...
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    2019-03-31 23:06:17
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  • 一、什么是文件I/O和标准I/O: 文件I/O:文件I/O称之为不带缓存的IO(unbuffered I/O)。不带缓存指是每个read,write都调用内核中一个系统调用。也就是一般所说低级I/O——操作系统提供基本IO服务,与os绑定...

空空如也

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文件io和标准io的区别