fread、fwrite、fopen函数的简单使用和open、read、write区别解析

朱雀 2022-12-08 14:17 510阅读 0赞

### fread、fwrite、fopen函数的简单使用和open、read、write区别解析 ###

*  一、fread、fwrite、fopen和read、write、open的区别解析：
 *   *  1、fopen和open区别：
     *   *  （1）来源：
         *  （2）移植性：
         *  （3）缓冲文件系统：
         *  （4）非缓冲文件系统：
         *  （5）主要区别：
     *  2、read/write和fread/fwrite区别：
     *   *  （1）fread是带缓冲的,read不带缓冲
         *  （2）其他：
 *  二、fread、fwrite、fopen解析
 *   *  （1）函数原型：
     *  （2）代码演示：
     *  （3）读写用在结构体上：

# 一、fread、fwrite、fopen和read、write、open的区别解析： #

## 1、fopen和open区别： ##

### （1）来源： ###

*  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

### （2）移植性： ###

*  `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）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

### （4）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

**举个例子：**

1.  如果文件的大小是8k。
2.  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。
3.  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。
4.  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。
5.  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。

**如果只调用一次（这种可能性比较小），这俩差不多，严格来说write要快一点点，因为实际上fwrite封装了write，最后还是用write做真正的写入文件系统工作，但是这其中的差别无所谓。**

### （5）主要区别： ###

*  fopen在用户态下就有了缓存，在进行read和write时，减少了用户态和内核态的切换，而open则每次都需要进行内核态和用户态的切换，其表现为：如果顺序访问文件，fopen系统的函数要比直接调用open系统函数快，如果随机访问文件，open系列函数要比fopen系列函数快。

**概念总结：**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>open系列函数</th> 
   <th>fopen系列函数</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>一般用于打开设备文件（少数情况）</td> 
   <td>一般用于打开普通文件（大多数情况）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>利用文件描述符操纵文件</td> 
   <td>利用文件指针操纵文件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>open返回一个文件描述符</td> 
   <td>fopen返回一个文件指针</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>POSIX系统调用</td> 
   <td>ANSI C库函数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>低层次IO</td> 
   <td>高层次IO，对open的扩展和封装</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>只能在POSIX操作系统上移植</td> 
   <td>可移植到任何操作系统</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>非缓冲IO</td> 
   <td>缓冲IO</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>只能读取二进制或普通文本</td> 
   <td>可以读取一个结构</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>可以指定要创建文件的访问权限</td> 
   <td>不能指定要创建文件的访问权限</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

*  fread返回的是一个FILE结构指针
 *  而read返回的是一个int的文件号
 *  前者fopen/fread的实现是靠调用底层的open/read来实现的.
 *  fopen/fread是C标准的库函数，操作的对象是：file stream
 *  open/read是和操作系统有关的系统调用。操作的对象是： “file descriptor”
 *  f是ANSI的C标准库。后面的是UNIX下的系统调用

**带f的带有缓冲，是后面的衍生，直接和硬件打交道，必须是后面的！**

## 2、read/write和fread/fwrite区别： ##

### （1）fread是带缓冲的,read不带缓冲 ###

**例子：**

1.  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。
2.  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。
3.  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**

### （2）其他： ###

1.  fopen是标准c里定义的,open是POSIX中定义的.
2.  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.
3.  fopen不能指定要创建文件的权限.open可以指定权限.
4.  fopen返回指针,open返回文件描述符(整数).
5.  linux/unix中任何设备都是文件,都可以用open,read.

# 二、fread、fwrite、fopen解析 #

## （1）函数原型： ##

**mode文件权限有如下：**

*  “r” 以 只读方式打开文件，该文件必须存在。
 *  “r+” 以可读写方式打开文件，该文件必须存在。
 *  ”rb+“ 读写打开一个 二进制文件，允许读写数据（可以任意修改），文件必须存在。
 *  “w” 打开只写文件，若文件存在则文件长度清为0，即该文件内容会消失。若文件不存在则建立该文件。
 *  “w+” 打开可读写文件，若文件存在则文件长度清为零，即该文件内容会消失。若文件不存在则建立该文件。
 *  “a” 以附加的方式打开只写文件。若文件不存在，则会建立该文件，如果文件存在，写入的数据会被加到文件尾，即文件原先的内容会被保留。（  
    EOF符保留）
 *  ”a+“ 以附加方式打开可读写的文件。若文件不存在，则会建立该文件，如果文件存在，写入的数据会被加到文件尾后，即文件原先的内容会被保留。  
    （原来的EOF符不保留）
 *  “wb” 只写打开或新建一个 二进制文件；只允许写数据（若文件存在则文件长度清为零，即该文件内容会消失）
 *  “wb+” 读写打开或建立一个二进制文件，允许读和写（若文件存在则文件长度清为零，即该文件内容会消失）

FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);
    // pathname : 文件名字   mode : 文件权限
    
    size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
    // ptr : 读取内容，相当于 buf , size : 读取类型大小 , nmemb: 读取次数
    // stream : fopen返回的文件指针
    
    size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb,FILE *stream);

## （2）代码演示： ##

#include<stdio.h>
    #include<string.h>
    int main()
    {
        
            FILE *fp;
            char *str = "wo shi ni baba";
            char buf[128] = {
        0};
    
            fp = fopen("liu.txt","w+");
    
    //      fwrite(str,sizeof(char),strlen(str),fp);	以字符char为大小，写入 strlen(str) 次
    
    //		以char型大小为strlen(str),写入 1 次	
            fwrite(str,sizeof(char)*strlen(str),1,fp);
    
    //		移动光标，和 lseek 用法一样
            fseek(fp,0,SEEK_SET);
    
    //      fread(buf,sizeof(char),strlen(str),fp);		以字符char为大小，读取 strlen(str) 次
    
    //		以char型大小为strlen(str),写入 1 次	
            fread(buf,sizeof(char)*strlen(str),1,fp);
    
            printf("read data is: %s\n",buf);
    
            return 0;
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoaW5lc2Vrb2Jl_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

## （3）读写用在结构体上： ##

#include<stdio.h>
    #include<string.h>
    struct Test
    {
        
            int a;
            char c;
    };
    
    int main()
    {
        
            FILE *fp;
            struct Test d1 = {
        100,'c'};
            struct Test d2;
    
            fp = fopen("./fire3","w+");
    
            fwrite(&d1,sizeof(struct Test),1,fp);
    
            fseek(fp,0,SEEK_SET);
    
            fread(&d2,sizeof(struct Test),1,fp);
    
            printf("read d2 is %d , %c\n",d2.a,d2.c);
    
            return 0;
    }

![在这里插入图片描述][20200919223312836.png_pic_center]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoaW5lc2Vrb2Jl_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/4f38834a59e84daab0005faede8c3f53.png
[20200919223312836.png_pic_center]: /images/20221123/e24ab06baed8435892d2b33b72465bc1.png