标准C库对文件的操作——fopen、fread、fwrite的简单使用及open、read、write区别

fopen、fread、fwrite及open、read、write区别

一、fopen和open的区别

（1）来源

open是UNIX系统调用函数（包含LINUX等），返回的是文件描述符（File Description），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，在不同的系统中应调用不同的内核API，返回一个指向文件结构的指针。

（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系统调用的，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，也包括操作普通正规文件（Regular File）

fopen是用来操作普通正规文件（Regular File）

（4）缓冲/非缓冲文件系统

1、缓冲文件系统

缓冲文件系统是借助于文件结构体指针 FILE* 来对文件进行管理，通过文件指针对文件进行访问，即可以读写字符、字符串、格式化数据，也可以读写二进制数据

缓冲文件系统特点：

在内存中开辟一个“缓冲区”，为程序里每一个文件使用，当执行读文件操作时，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”依次读入接收的变量。执行写文件操作时，也是先将数据写入内存“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，影响着实际操作外在的次数，内存“缓冲区”越大，则操作外存的次数就越少，执行速度就越快，效率就越高。一般来说，文件“缓冲区”的大小跟机器是相关的。

缓冲文件系统的IO函数主要包括：

fopen, fclose, fread, fwrite, fgetc, fgets, fputc, fputs, freopen, fseek, ftell, rewind等

2、非缓冲文件系统

• 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（对于UNIX系统内核而言，文本文件和二进制代码文件并无区别），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，在读取正规的文件时，建议大家最好不要选择它。

非缓冲文件系统的IO函数主要包括：

open, close, read, write, getc, getchar, putc, putchar等

（5）文件IO层次

open：低级IO函数

fopen：高级IO函数

高低级根据谁离系统内核更近

低级：运行在内核态

高级：运行在用户态

（6）补充

对缓冲和非缓冲文件系统的补充，举个例子来更清晰的了解什么情况下用缓冲，什么情况下用非缓冲的

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文件，用read 和write，如 套接口，管道之类的设备文件。

系统调用write的效率取决于你buffer的大小和你要写入的总数量，如果buffer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。

二、fread、fwrite和read、write的区别

（1）fread、fwrite是带缓冲的,read、write不带缓冲

fopen、fread、fwrite的简单应用

一、fopen函数

头文件：

#include

函数：

FILE *fopen(const char *path, const char *mode);

第一个参数：文件路径

第二个参数：以什么权限访问文件

权限                                                                                        二进制文件

r：只读打开文本文件                                                                rb

r+：可读可写打开文本文件                                                       rb+

w：只写打开文本文件                                                              wb

w+：可读可写方式创建一个文本文件                                      wb+

a：追加方式打开文本文件                                                        ab

a+：可读可写可追加的方式打开一个文本文件                         ab+

二、fread函数

头文件

#include

函数

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmenb, FILE *stream)

第一个参数：是读取的数据存放的内存的指针， （可以是数组，也可以是新开辟的空间）

第二个参数：是每次读取的字节数

第三个参数：是读取的次数

第四个参数：是要读取的文件的指针

返回值

成功：是实际读取的元素（并非字节）数目，当目标缓冲区是20字节时，而读100次，返回的是实际读到有字节的次数。

失败：返回0

三、fwrite函数

头文件

#include

函数

size_t fwrite(const void *ptc, size_t size, size_t nmenb, FILE *stream);

第一个参数：是读取的数据存放的内存的指针， （可以是数组，也可以是新开辟的空间）

第二个参数：是每次读取的字节数

第三个参数：是读取的次数

第四个参数：是要读取的文件的指针

返回值：

成功，该函数返回一个 size_t 对象，表示元素的总数（其实就是nmemb），该对象是一个整型数据类型。如果该数字与 nmemb 参数不同，则会显示一个错误。

失败：返回0

四、fseek函数

头文件

#include

函数

int fseek( FILE *stream, long offset, int origin );
第一个参数：stream为文件指针
第二个参数：offset为偏移量，整数表示正向偏移，负数表示负向偏移
第三个参数：origin设定从文件的哪里开始偏移,可能取值为：SEEK_CUR、 SEEK_END 或 SEEK_SET
SEEK_SET： 文件开头
SEEK_CUR： 当前位置
SEEK_END： 文件结尾
其中SEEK_SET,SEEK_CUR和SEEK_END和依次为0，1和2

返回值：

成功返回0

失败返回非0

五、其他

fputc函数：

int fputc(int c, FILE *stream);
参数：
    c:字符
    fp:文件指针
返回值:
    成功:返回写入的字符
    失败:返回EOF

fputs函数：
int fputs(const char *s, FILE *stream);
参数：
    s：字符串
    fp：文件指针
返回值：
    成功：返回非负数
    失败：返回EOF

fgetc函数：

int fgetc(FILE *stream);

从文件fp中读入一个字节，指针自动后移

为什么fgetc返回的是int而不是char?
通过man fgetc查看其返回值：fgetc(), getc() and getchar() return the character read as an unsigned char cast to an int or EOF on end of file or error.
返回时，unchar型会被转换为int，因为读到文件尾时需要返回的是EOF（-1）, 如果为char型，-1与0XFF相等，会发生冲突

返回值：

成功，则返回读取的“字节”，同于fputc函数的 ch，到达文件尾，返回EOF结束

fgets函数

char * fgets（char *str, int n, FILE *fp）

从文件中每次读入一行。
str是存放将要读入字符型数据的存放地址
n是数目变量
fp是文件指针

该函数表明从文件fp中读入n-1个字符放在以str为起始地址的空间
因为系统会在最后加上一个‘\0’。

读入过程中：
若该行字符数不超过n-2个(2代表该行本身的换行符‘\n’和系统自动加上的'\0')
则函数读完该行就结束，文件指针移动到下一行，再进行文件读入操作时，从下一行开始读入。

若该行字符数目总数(不包含换行符)大于n-2，则只读入n-1个字符(1代表系统自己加上的'\0')
文件指针自动移动到下一个字符处，再进行文件读入操作时，顺序读入该行剩下的字符。

返回值：
文件读入成功则返回str

失败或者读到文件尾则返回null

feof 函数

int feof(FILE *stream);
feof()是检测流上的文件结束符的函数，如果文件结束，则返回非0值，否则返回0