比較C語言标準I/O與*nix系統I/O的異同

   linux/unix系統的i/o也就是一般所說的低級i/o——作業系統提供的基本io服務，與os綁定，特定于*nix平台。而标準i/o是ansi c建立的一個标準i/o模型，是一個标準函數包和stdio.h頭檔案中的定義，具有一定的可移植性。兩者一個顯著的不同點在于，标準i/o預設采用了緩沖機制，比如調用fopen函數，不僅打開一個檔案，而且建立了一個緩沖區（讀寫模式下将建立兩個緩沖區），還建立了一個包含檔案和緩沖區相關資料的資料結構。低級i/o一般沒有采用緩沖，需要自己建立緩沖區，不過其實在*nix系統中，都是有使用稱為核心緩沖的技術用于提高效率，讀寫調用是在核心緩沖區和程序緩沖區之間進行的資料複制。

1.fopen與open

标準i/o使用fopen函數打開一個檔案：

file* fp=fopen(const char* path,const char *mod)

其中path是檔案名，mod用于指定檔案打開的模式的字元串，比如"r","w","w+","a"等等，可以加上字母b用以指定以二進制模式打開（對于*nix系統，隻有一種檔案類型，是以沒有差別）,如果成功打開，傳回一個file檔案指針，如果失敗傳回null,這裡的檔案指針并不是指向實際的檔案，而是一個關于檔案資訊的資料包，其中包括檔案使用的緩沖區資訊。

*nix系統使用open函數用于打開一個檔案：

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

與fopen類似，name表示檔案名字元串，而how指定打開的模式：o_rdonly(隻讀),o_wronly(隻寫）,o_rdwr （可讀可寫),還有其他模式請man 2 open。成功傳回一個正整數稱為檔案描述符，這與标準i/o顯著不同，失敗的話傳回-1，與标準i/o傳回null也是不同的。

2.fclose與close

與打開檔案相對的，标準i/o使用fclose關閉檔案，将檔案指針傳入即可，如果成功關閉，傳回0，否則傳回eof

比如：

if(fclose(fp)!=0)  

  printf("error in closing file");

而*nix使用close用于關閉open打開的檔案，與fclose類似，隻不過當錯誤發生時傳回的是-1，而不是eof，成功關閉同樣是傳回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

标準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（讀取标準io讀入的）、fgets以字元串機關進行讀取（讀到遇到的第一個換行字元的後面），gets（接受一個參數，檔案指針）不判斷目标數組是否能夠容納讀入的字元，可能導緻存儲溢出(不建議使用），而fgets使用三個參數：

 char * fgets(char *s, int size, file *stream);

第一個參數和gets一樣，用于存儲輸入的位址，第二個參數為整數，表示輸入字元串的最大長度，最後一個參數就是檔案指針，指向要讀取的檔案。最後是fscanf，與scanf類似，隻不過增加了一個參數用于指定操作的檔案，比如fscanf(fp,"%s",words)

*nix系統中使用read函數用于讀取open函數打開的檔案，函數原型如下：

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

其中fd就是open傳回的檔案描述符，buf用于存儲資料的目的緩沖區，而qty指定要讀取的位元組數。如果成功讀取，就傳回讀取的位元組數目（小于等于qty）。

4.判斷檔案結尾，如果嘗試讀取達到檔案結尾，标準io的getc會傳回特殊值eof，而fgets碰到eof會傳回null,而對于*nix的read函數，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函數将傳回0.

5.寫檔案：putc,fputs,fprintf和write

與讀檔案相對應的，标準c語言i/o使用putc寫入字元，比如：

putc(ch,fp);

第一個參數是字元，第二個是檔案指針。而fputs與此類似：

fputs(buf,fp);

僅僅是第一個參數換成了字元串位址。而fprintf與printf類似，增加了一個參數用于指定寫入的檔案，比如：

fprintf(stdout,"hello %s.\n","dennis");

切記fscanf和fprintf将file指針作為第一個參數，而putc,fputs則是作為第二個參數。

在*nix系統中提供write函數用于寫入檔案，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是将要寫入的記憶體資料，amt是要寫的位元組數。如果寫入成功傳回寫入的位元組數，通過result與amt的比較可以判斷是否寫入正常，如果寫入失敗傳回-1。write函數僅僅是将資料寫入了緩沖區，何時寫入磁盤由核心決定，如果要強制寫入硬碟，那麼在open的時候選擇o_sync選項，或者調用fsync函數

6.随機存取：fseek()、ftell()和lseek()

标準i/o使用fseek和ftell用于檔案的随機存取，先看看fseek函數原型

int fseek(file *stream, long offset, int whence);

第一個參數是檔案指針，第二個參數是一個long類型的偏移量（offset），表示從起始點開始移動的距離。第三個參數就是用于指定起始點的模式，stdio.h指定了下列模式常量：

seek_set            檔案開始處

seek_cur            目前位置

seek_end            檔案結尾處

看幾個調用例子：

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);  //檔案目前位置向前移動2個位元組數

而ftell函數用于傳回檔案的目前位置，傳回類型是一個long類型，比如下面的調用：

fseek(fp,0l,seek_end);//定位到結尾

long last=ftell(fp);  //傳回目前位置

那麼此時的last就是檔案指針fp指向的檔案的位元組數。

與标準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有傳回值，如果成功就傳回指針變化前的位置，否則傳回-1。是以可以通過下列方法模拟ftell函數來傳回目前偏移量：

off_t    currpos;

currpos = lseek(fd, 0, seek_cur);

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。

最後，以一個例子結尾，通過c語言編寫linux系統的cp指令，先看看使用标準i/o版本的：

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

void oops(char *,char *);

int main(int ac,char *av[])

{

  file *in,*out;

  int ch;

  if(ac!=3){

   fprintf(stderr,"useage:%s source-file target-file.\n",av[0]);

   exit(1);

  }

  if((in=fopen(av[1],"r"))==null)

   oops("can not open ",av[1]);

  if((out=fopen(av[2],"w"))==null)

   oops("can not open ",av[2]);

  while((ch=getc(in))!=eof)

    putc(ch,out);

  if(fclose(in)!=0||fclose(out)!=0)

    oops("can not close files.\n"," ");

  return 0;

}

void oops(char *s1,char* s2)

  fprintf(stderr,"error:%s %s\n",s1,s2);

  exit(1);

再看一個使用unix io的版本：

#include<unistd.h>

#include<fcntl.h>

#define buffersize 4096

#define copymode 0644

  int in_fd,out_fd,n_chars;

  char buf[buffersize];

    fprintf(stderr,"useage:%s source-file target-file.\n",av[0]);

    exit(1);

  if((in_fd=open(av[1],o_rdonly))==-1)

     oops("can't open ",av[1]);

  if((out_fd=creat(av[2],copymode))==-1)

    oops("can't open ",av[2]);

  while((n_chars=read(in_fd,buf,buffersize))>0)

      if(write(out_fd,buf,n_chars)!=n_chars)

           oops("write error to ",av[2]);

  if(n_chars==-1)

      oops("read error from ",av[1]);

  if(close(in_fd)==-1||close(out_fd)==-1)

    oops("error closing files","");

void oops(char *s1,char *s2)

  fprintf(stderr,"error:%s",s1);

  perror(s2);

顯然，在使用unix i/o的時候，你要更多地關注緩沖問題以提高效率，而stdio則不需要考慮。

文章轉自莊周夢蝶  ，原文釋出時間2007-08-22<b></b>