linux文件编程（4）—— 用ANSIC标准C库函数进行文件编程：fopen、fread、fwrite、fseek

参考：linux文件编程（5）—— 用ANSIC标准中的C库函数进行文件编程
作者：丶PURSUING
发布时间： 2021-04-11 11:58:25
网址：https://blog.csdn.net/weixin_44742824/article/details/115209680
部分参照：https://leo-max.blog.csdn.net/article/details/112966334

目录

  • fopen与open的区别
    • 1. 来源
    • 2. 移植性
    • 3. 适用范围
    • 4. 文件IO层次
    • 5. 缓冲
  • fopen
  • fread
  • fwrite
  • fseek
  • 文件的简单读写示例
  • 标准C库写入结构体到文件
  • fputc,fputs,fgetc,fgets,feof

fopen与open的区别

参考：https://www.cnblogs.com/NickyYe/p/5497659.html

对于这两个名字很类似的函数，对于很多初学者来说，不容易搞清楚它们有什么不同，只知道按照函数用法使用。如果能很好的区分两者，相信大家对于C语言和UNIX系统（包括LINUX）有更深入的了解。

在网上查找了一些资料，但是感觉不够全面，一些答案只是从某个角度阐述，所以让人觉得，这个也对，那个也对。但到底谁的表述更正确呢？其实都是对的，只是解释的视角不同罢了。下面结合个人的理解做一些梳理。

1. 来源

从来源的角度看，两者能很好的区分开，这也是两者最显而易见的区别：

  • 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。
    PS:从来源来看，两者是有千丝万缕的联系的，毕竟C语言的库函数还是需要调用系统API实现的。

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，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。当然包括操作普通正规文件（Regular File）。
  • fopen是用来操纵普通正规文件（Regular File）的。

4. 文件IO层次

如果从文件IO的角度来看，前者属于低级IO函数，后者属于高级IO函数。低级和高级的简单区分标准是：谁离系统内核更近。低级文件IO运行在内核态，高级文件IO运行在用户态。

5. 缓冲

缓冲文件系统
缓冲文件系统的特点是：在内存开辟一个“缓冲区”，为程序中的每一个文件使用；当执行读文件的操作时，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”依此读出需要的数据。执行写文件的操作时，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，影响着实际操作外存的次数，内存“缓冲区”越大，则操作外存的次数就少，执行速度就快、效率高。一般来说，文件“缓冲区”的大小随机器 而定。fopen, fclose, fread, fwrite, fgetc, fgets, fputc, fputs, freopen, fseek, ftell, rewind等。

非缓冲文件系统
缓冲文件系统是借助文件结构体指针来对文件进行管理，通过文件指针来对文件进行访问，既可以读写字符、字符串、格式化数据，也可以读写二进制数据。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，但效率高、速度快，由于ANSI标准不再包括非缓冲文件系统，因此建议大家最好不要选择它。open, close, read, write, getc, getchar, putc, putchar等。
一句话总结一下，就是open无缓冲，fopen有缓冲。前者与read, write等配合使用， 后者与fread,fwrite等配合使用。

使用fopen函数，由于在用户态下就有了缓冲，因此进行文件读写操作的时候就减少了用户态和内核态的切换（切换到内核态调用还是需要调用系统调用API:read，write）；而使用open函数，在文件读写时则每次都需要进行内核态和用户态的切换；表现为，如果顺序访问文件，fopen系列的函数要比直接调用open系列的函数快；如果随机访问文件则相反。

这样一总结梳理，相信大家对于两个函数及系列函数有了一个更全面清晰的认识，也应该知道在什么场合下使用什么样的函数更合适，效率更高。

fopen

使用给定的模式 mode 打开 filename 所指向的文件。

#include <stdio.h>FILE *fopen(const char *filename, const char *mode);/** 返回值 **/
打开成功，指向该文件流的文件指针就会被返回（open返回的是文件描述符）。
打开失败，则返回 NULL，并把错误代码存在 error 中。/** 参数 **/
mode:    "r"         只读  文件必须存在"w"         只写  文件创建，若存在则清空"a"         只读  打开或创建，在文件末尾追加带有"+"的   可读可写带有"b"的   二进制文件

fread

从给定流 stream 读取数据到 ptr 所指向的数组中。

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)/** 参数 **/
ptr     指向带有最小尺寸  size*nmemb 字节的内存块的指针。(buf缓冲区)
size    要读取的每个元素的大小，以字节为单位。
nmemb   元素的个数，每个元素的大小为 size 字节。
stream  流/** 返回值 **/
成功读取的元素总数会以 size_t 对象返回，size_t 对象是一个整型数据类型。
如果总数与 nmemb 参数不同，则可能发生了一个错误或者到达了文件末尾。

fwrite

把 ptr 所指向的数组中的数据写入到给定流 stream 中。

size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)/** 参数遇返回值和fread一样 **/

fseek

操作文件指针的位置

int fseek(FILE *stream, long int offset, int whence)/* 参数 */
offset  相对 whence 的偏移量，以字节为单位。
whence  文件指针的位置SEEK_SET 文件的开头SEEK_CUR 文件指针的当前位置SEEK_END 文件的末尾/* 参数 */
如果成功，则该函数返回零，否则返回非零值。

文件的简单读写示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main()
{//以可读可写的方式创建文件，若存在则清空原文件FILE* fp = fopen("./fopenTest","w+");char* str = "chen li chen mei shuai";//向文件流中写入字符串fwrite(str,sizeof(char),strlen(str),fp);//fwrite(str,sizeof(char)*strlen(str),1,fp);一次性全写入//光标回头才能读取fseek(fp,0,SEEK_SET);char* readBuf = (char* )malloc(strlen(str));memset(readBuf,'\0',strlen(str));//char readBuf[128] = {0};fread(readBuf,sizeof(char),strlen(str),fp);//fread(str,sizeof(char)*strlen(str),1,fp);一次性全读出//打印出读取到的readBufprintf("read:%s\n",readBuf);fclose(fp);return 0;
}

结果：

zhua@ubuntu:~$ ./a.out 
read:chen li chen mei shuai

注意一下返回值：

1、如果fwrite与fread是一次一次的写入和读入，则返回值是看strlen(str)的大小（如果改成100则返回100）。
2、如果是一次性写入，则是看你的次数，如果是1则返回为1（如果改成100，write会返回100下，但是read则不会）

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{//FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);FILE *fp;char *str = "Leo is handsome\n";char readBuf[128] = {0};fp = fopen("./file2.txt","w+");int n_write1 = fwrite(str,sizeof(char),strlen(str),fp);        //一个一个字符写入fseek(fp,0,SEEK_SET);int n_write2 = fwrite(str,sizeof(char)*strlen(str),1,fp);      //一次性写入,写1次fseek(fp,0,SEEK_SET);int n_read1 = fread(readBuf,sizeof(char),strlen(str),fp);fseek(fp,0,SEEK_SET);int n_read2 = fread(readBuf,sizeof(char)*strlen(str),1,fp);printf("read data: %s\n",readBuf);printf("read1 = %d, write1 = %d\n",n_read1,n_write1);printf("read2 = %d, write2 = %d\n",n_read2,n_write2);fclose(fp);return 0;}

运行结果：
在这里插入图片描述

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{//FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);FILE *fp;char *str = "Leo is handsome\n";char readBuf[128] = {0};fp = fopen("./file2.txt","w+");int n_write = fwrite(str,sizeof(char),100,fp);        //一个一个字符写入fseek(fp,0,SEEK_SET);int n_read = fread(readBuf,sizeof(char),strlen(str),fp);printf("read data: %s\n",readBuf);printf("read = %d, write = %d\n",n_read,n_write);fclose(fp);return 0;}

运行结果：
在这里插入图片描述

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{//FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);FILE *fp;char *str = "Leo is handsome\n";char readBuf[128] = {0};fp = fopen("./file2.txt","w+");int n_write = fwrite(str,sizeof(char),strlen(str),fp);        //一个一个字符写入fseek(fp,0,SEEK_SET);int n_read = fread(readBuf,sizeof(char),100,fp);printf("read data: %s\n",readBuf);printf("read = %d, write = %d\n",n_read,n_write);fclose(fp);return 0;}

运行结果：
在这里插入图片描述

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main()
{//FILE *fopen(const char *pathname, const char *mode);FILE *fp;char *str = "Leo is handsome\n";char readBuf[128] = {0};fp = fopen("./file2.txt","w+");int n_write = fwrite(str,sizeof(char),100,fp);        //一个一个字符写入fseek(fp,0,SEEK_SET);int n_read = fread(readBuf,sizeof(char),100,fp);printf("read data: %s\n",readBuf);printf("read = %d, write = %d\n",n_read,n_write);fclose(fp);return 0;}

在这里插入图片描述

标准C库写入结构体到文件

#include <stdio.h>
#include <string.h>struct Test
{int a;char c;
};int main()
{FILE *fp;struct Test data = {100,'a'};struct Test data2;fp = fopen("./file2.txt","w+");int n_write = fwrite(&data,sizeof(struct Test),1,fp);   //一次性写入,写1次fseek(fp,0,SEEK_SET);int n_read = fread(&data2,sizeof(struct Test),1,fp);printf("read = %d, %c\n",data2.a,data2.c);fclose(fp);return 0;
}

在这里插入图片描述

fputc,fputs,fgetc,fgets,feof

https://www.runoob.com/cprogramming/c-function-fgetc.html

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main(){FILE* fp;int i;char* str = "Leo is handsome\n";int len = strlen(str);char c;//int fputc(int c, FILE *stream);  比如写一个字符 fputc('a', fp)//int fputs(const char *s, FILE *stream);fp = fopen("./putTest","w+");for(i=0;i<len;i++){int put = fputc(*str,fp);//单个字符写入到文件str++;}fclose(fp);fp = fopen("./putTest","r+");while(!feof(fp)){       //eof :end of file 文件结束符,feof是否到达文件的尾巴 c = fgetc(fp); //单个字符从文件读出来printf("%c",c);}fclose(fp);return 0;
}

在这里插入图片描述

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