標準IO與檔案IO 的區別

作者：王姍姍，華清遠見嵌入式學院講師。

1.先來了解下什麼是標準ＩＯ以及檔案ＩＯ。

標準ＩＯ：

標準I/O是ANSI C建立的一個標準I/O模型，是一個標準函式包和stdio.h標頭檔案中的定義，具有一定的可移植性。標準IO庫處理很多細節。例如快取分配，以優化長度執行IO等。標準的IO提供了三種型別的快取。

（1）全快取：當填滿標準IO快取後才進行實際的IO操作。
（2）行快取：當輸入或輸出中遇到新行符時，標準IO庫執行IO操作。
（3）不帶快取：stderr就是了。

檔案ＩＯ：

檔案ＩＯ稱之為不帶快取的IO（unbuffered I/O)。不帶快取指的是每個read，write都呼叫核心中的一個系統呼叫。也就是一般所說的低階I/O——作業系統提供的基本IO服務，與os繫結，特定於linix或unix平臺。

２.區別

首先：兩者一個顯著的不同點在於，標準I/O預設採用了緩衝機制，比如呼叫fopen函式，不僅開啟一個檔案，而且建立了一個緩衝區（讀寫模式下將建立兩個緩衝區），還建立了一個包含檔案和緩衝區相關資料的資料結構。低階I/O一般沒有采用緩衝，需要自己建立緩衝區，不過其實在linix或unix系統中，都是有使用稱為核心緩衝的技術用於提高效率，讀寫呼叫是在核心緩衝區和程式緩衝區之間進行的資料複製。

其次從操作的裝置上來區分，檔案I/O主要針對檔案操作，讀寫硬碟等，它操作的是檔案描述符，標準I/O針對的是控制檯，列印輸出到螢幕等，它操作的是字元流。對於不同裝置得特性不一樣，必須有不同api訪問才最高效。

最後來看下他們使用的函式

1.fopen與open

標準I/O使用fopen函式開啟一個檔案：

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

其中path是檔名，mod用於指定檔案開啟的模式的字串，比如”r”,”w”,”w+”,”a”等等，可以加上字母b用以指定以二進位制模式開啟（對於 NULL,這裡的檔案指標並不是指向實際的文 件，而是一個關於檔案資訊的資料包，其中包括檔案使用的緩衝區資訊。

檔案IO使用open函式用於開啟一個檔案：

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

與fopen類似，name表示檔名字串，而how指定開啟的模式：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檔案描述符，這與標準I/O顯著不同，失敗的話返回-1，與標準I/O返回NULL也是不同的。

2.fclose與close

與開啟檔案相對的，標準I/O使用fclose關閉檔案，將檔案指標傳入即可，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”)

而檔案IO使用close用於關閉open開啟的檔案，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.讀檔案，getc,fscanf,fgets和read

標準I/O中進行檔案讀取可以使用getc，一個字元一個字元的讀取，也可以使用gets（讀取標準io讀入的）、fgets以字串單位進行讀取（讀到遇 到的第一個換行字元的後面），gets（接受一個引數，檔案指標）不判斷目標陣列是否能夠容納讀入的字元，可能導致儲存溢位(不建議使用），而fgets使用三個引數： char fgets(char s, int size, FILE stream);

第一個引數和gets一樣，用於儲存輸入的地址，第二個引數為整數，表示輸入字串的最大長度，最後一個引數就是檔案指標，指向要讀取的檔案。最 後是fscanf，與scanf類似，只不過增加了一個引數用於指定操作的檔案，比如fscanf(fp,”%s”,words)

檔案IO中使用read函式用於讀取open函式開啟的檔案，函式原型如下：

ssize_t numread = read( int fd, void buf, size_t qty);

其中fd就是open返回的檔案描述符，buf用於儲存資料的目的緩衝區，而qty指定要讀取的位元組數。如果成功讀取，就返回讀取的位元組數目（小於等於qty）

4. 判斷檔案結尾

如果嘗試讀取達到檔案結尾，標準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函式，**情況有所不 同。read讀取qty指定的位元組數，最終讀取的資料可能沒有你所要求的那麼多（qty），而當讀到結尾再要讀的話，read函式將返回0.

5. 寫檔案：putc,fputs,fprintf和write

與讀檔案相對應的，標準C語言I/O使用putc寫入字元，比如：

putc(ch,fp);

第一個引數是字元，第二個是檔案指標。而fputs與此類似：

fputs(buf,fp);

僅僅是第一個引數換成了字串地址。而fprintf與printf類似，增加了一個引數用於指定寫入的檔案，比如：

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

切記fscanf和fprintf將FILE指標作為第一個引數，而putc,fputs則是作為第二個引數。

在檔案IO中提供write函式用於寫入檔案，原型與read類似：

ssize_t result = write(int fd, void buf , size_t amt);

fd是檔案描述符，buf是將要寫入的記憶體資料，amt是要寫的位元組數。如果寫入成功返回寫入的位元組數，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()

標準I/O使用fseek和ftell用於檔案的隨機存取，先看看fseek函式原型

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

第一個引數是檔案指標，第二個引數是一個long型別的偏移量（offset），表示從起始點開始移動的距離。第三個引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 檔案開始處 SEEK_CUR 當前位置 SEEK_END 檔案結尾處

看幾個呼叫例子： fseek(fp,0L,SEEK_SET); //找到檔案的開始處 fseek(fp,0L,SEEK_END); //定位到檔案結尾處 fseek(fp,2L,SEEK_CUR); //檔案當前位置向前移動2個位元組數

而ftell函式用於返回檔案的當前位置，返回型別是一個long型別，比如下面的呼叫：

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

那麼此時的last就是檔案指標fp指向的檔案的位元組數。

與標準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是檔案描述符，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 返回指標變化前的位置，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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