莊周夢蝶

    linux/unix系統(tǒng)的I/O也就是一般所說的低級I/O——操作系統(tǒng)提供的基本IO服務(wù)，與os綁定，特定于*nix平臺。而標(biāo)準(zhǔn)I/O是ANSI C建立的一個標(biāo)準(zhǔn)I/O模型，是一個標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)包和stdio.h頭文件中的定義，具有一定的可移植性。兩者一個顯著的不同點在于，標(biāo)準(zhǔn)I/O默認(rèn)采用了緩沖機(jī)制，比如調(diào)用fopen函數(shù)，不僅打開一個文件，而且建立了一個緩沖區(qū)（讀寫模式下將建立兩個緩沖區(qū)），還創(chuàng)建了一個包含文件和緩沖區(qū)相關(guān)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。低級I/O一般沒有采用緩沖，需要自己創(chuàng)建緩沖區(qū)，不過其實在*nix系統(tǒng)中，都是有使用稱為內(nèi)核緩沖的技術(shù)用于提高效率，讀寫調(diào)用是在內(nèi)核緩沖區(qū)和進(jìn)程緩沖區(qū)之間進(jìn)行的數(shù)據(jù)復(fù)制。

1.fopen與open
標(biāo)準(zhǔn)I/O使用fopen函數(shù)打開一個文件：
FILE* fp=fopen(const char* path,const char *mod)

其中path是文件名，mod用于指定文件打開的模式的字符串，比如"r","w","w+","a"等等，可以加上字母b用以指定以二進(jìn)制模式打開（對于*nix系統(tǒng)，只有一種文件類型，因此沒有區(qū)別）,如果成功打開，返回一個FILE文件指針，如果失敗返回NULL,這里的文件指針并不是指向?qū)嶋H的文件，而是一個關(guān)于文件信息的數(shù)據(jù)包，其中包括文件使用的緩沖區(qū)信息。

*nix系統(tǒng)使用open函數(shù)用于打開一個文件：
int fd=open(char *name,int how);
與fopen類似，name表示文件名字符串，而how指定打開的模式：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(shù)稱為文件描述符，這與標(biāo)準(zhǔn)I/O顯著不同，失敗的話返回-1，與標(biāo)準(zhǔn)I/O返回NULL也是不同的。

2.fclose與close
與打開文件相對的，標(biāo)準(zhǔn)I/O使用fclose關(guān)閉文件，將文件指針傳入即可，如果成功關(guān)閉，返回0，否則返回EOF
比如：

而*nix使用close用于關(guān)閉open打開的文件，與fclose類似，只不過當(dāng)錯誤發(fā)生時返回的是-1，而不是EOF，成功關(guān)閉同樣是返回0。C語言用error code來進(jìn)行錯誤處理的傳統(tǒng)做法。

3.讀文件，getc,fscanf,fgets和read
標(biāo)準(zhǔn)I/O中進(jìn)行文件讀取可以使用getc，一個字符一個字符的讀取，也可以使用gets（讀取標(biāo)準(zhǔn)io讀入的）、fgets以字符串單位進(jìn)行讀取（讀到遇到的第一個換行字符的后面），gets（接受一個參數(shù)，文件指針）不判斷目標(biāo)數(shù)組是否能夠容納讀入的字符，可能導(dǎo)致存儲溢出(不建議使用），而fgets使用三個參數(shù)：
 char * fgets(char *s, int size, FILE *stream);
第一個參數(shù)和gets一樣，用于存儲輸入的地址，第二個參數(shù)為整數(shù)，表示輸入字符串的最大長度，最后一個參數(shù)就是文件指針，指向要讀取的文件。最后是fscanf，與scanf類似，只不過增加了一個參數(shù)用于指定操作的文件，比如fscanf(fp,"%s",words)

*nix系統(tǒng)中使用read函數(shù)用于讀取open函數(shù)打開的文件，函數(shù)原型如下：
ssize_t numread=read(int fd,void *buf,size_t qty);

其中fd就是open返回的文件描述符，buf用于存儲數(shù)據(jù)的目的緩沖區(qū)，而qty指定要讀取的字節(jié)數(shù)。如果成功讀取，就返回讀取的字節(jié)數(shù)目（小于等于qty）。

4.判斷文件結(jié)尾，如果嘗試讀取達(dá)到文件結(jié)尾，標(biāo)準(zhǔn)IO的getc會返回特殊值EOF，而fgets碰到EOF會返回NULL,而對于*nix的read函數(shù)，情況有所不同。read讀取qty指定的字節(jié)數(shù)，最終讀取的數(shù)據(jù)可能沒有你所要求的那么多（qty），而當(dāng)讀到結(jié)尾再要讀的話，read函數(shù)將返回0.

5.寫文件：putc,fputs,fprintf和write

與讀文件相對應(yīng)的，標(biāo)準(zhǔn)C語言I/O使用putc寫入字符，比如：
putc(ch,fp);
第一個參數(shù)是字符，第二個是文件指針。而fputs與此類似：
fputs(buf,fp);
僅僅是第一個參數(shù)換成了字符串地址。而fprintf與printf類似，增加了一個參數(shù)用于指定寫入的文件，比如：
fprintf(stdout,"Hello %s.\n","dennis");
切記fscanf和fprintf將FILE指針作為第一個參數(shù)，而putc,fputs則是作為第二個參數(shù)。

在*nix系統(tǒng)中提供write函數(shù)用于寫入文件，原型與read類似：
ssize_t result=write(int fd,void *buf ,size_t amt);

fd是文件描述符，buf是將要寫入的內(nèi)存數(shù)據(jù)，amt是要寫的字節(jié)數(shù)。如果寫入成功返回寫入的字節(jié)數(shù)，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。write函數(shù)僅僅是將數(shù)據(jù)寫入了緩沖區(qū)，何時寫入磁盤由內(nèi)核決定，如果要強(qiáng)制寫入硬盤，那么在open的時候選擇O_SYNC選項，或者調(diào)用fsync函數(shù)

6.隨機(jī)存取：fseek()、ftell()和lseek()
標(biāo)準(zhǔn)I/O使用fseek和ftell用于文件的隨機(jī)存取，先看看fseek函數(shù)原型
int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);
第一個參數(shù)是文件指針，第二個參數(shù)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(shù)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            文件開始處
SEEK_CUR            當(dāng)前位置
SEEK_END            文件結(jié)尾處
看幾個調(diào)用例子：
fseek(fp,0L,SEEK_SET);  //找到文件的開始處
fseek(fp,0L,SEEK_END);  //定位到文件結(jié)尾處
fseek(fp,2L,SEEK_CUR);  //文件當(dāng)前位置向前移動2個字節(jié)數(shù)

而ftell函數(shù)用于返回文件的當(dāng)前位置，返回類型是一個long類型，比如下面的調(diào)用：
fseek(fp,0L,SEEK_END);//定位到結(jié)尾
long last=ftell(fp);  //返回當(dāng)前位置
那么此時的last就是文件指針fp指向的文件的字節(jié)數(shù)。

與標(biāo)準(zhǔn)I/O類似，*nix系統(tǒng)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是文件描述符，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，如果成功就返回指針變化前的位置，否則返回-1。因此可以通過下列方法模擬ftell函數(shù)來返回當(dāng)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(shù)0,1,2相應(yīng)代替。

最后，以一個例子結(jié)尾，通過c語言編寫linux系統(tǒng)的cp指令，先看看使用標(biāo)準(zhǔn)I/O版本的：

再看一個使用unix io的版本：

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