C语言——文件IO

目录

 

1、文件IO的概念

1.1、文件IO的原理

1.2、文件IO的实现

1.3、文件IO的优点和缺点

1.4、文件IO的应用

2、系统IO

2.1、系统IO的特点

2.2、系统IO的关键函数

2.3、示例

 3、标准IO

3.1、标准IO的特点

3.2、标准IO的关键函数

3.3、示例

4、小结

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1、文件IO的概念

        文件IO是指计算机系统之间的数据交换和存储操作，包括读取文件、写入文件、修改文件和删除文件等操作。文件IO是计算机系统中最常见的IO操作之一，它是指计算机系统之间的数据交换和存储操作。

1.1、文件IO的原理

        文件IO的原理是指计算机系统之间的数据交换和存储操作的过程。文件IO的过程可以分为以下几个步骤：

1. 文件打开：计算机系统打开指定的文件，以便进行读取或写入操作。
2. 文件读取或写入：计算机系统读取或写入文件中的数据。
3. 文件关闭：计算机系统关闭指定的文件，以结束文件IO操作。

1.2、文件IO的实现

文件IO的实现是指计算机系统中实现文件IO操作的方式。文件IO的实现可以分为以下几个方面：

1. 文件系统：计算机系统中文件系统是实现文件IO操作的基础。文件系统负责管理文件的创建、删除、读取和写入等操作。
2. 文件读写函数：计算机系统中提供了多种文件读写函数，例如 read()、write()、open() 等，用于实现文件IO操作。
3. 文件IO缓冲区：计算机系统中实现了文件IO缓冲区，以提高文件IO的效率和性能。文件IO缓冲区是指计算机系统中用于存储文件数据的缓冲区。

1.3、文件IO的优点和缺点

文件IO的优点是：

        文件IO操作可以实现数据的存储和交换。
        文件IO操作可以提高计算机系统的效率和性能。
文件IO的缺点是：

        文件IO操作可能会影响计算机系统的性能。
        文件IO操作可能会导致计算机系统的崩溃。

1.4、文件IO的应用

文件IO的应用是指计算机系统中文件IO操作的场景。文件IO的应用包括：

1. 文件存储：计算机系统中存储数据的文件。
2. 文件交换：计算机系统中交换数据的文件。
3. 文件备份：计算机系统中备份数据的文件。
4. 文件恢复：计算机系统中恢复数据的文件。

2、系统IO

系统I/O直接操作文件描述符，依赖于操作系统提供的系统调用，例如read()、write()、open()、close()等。它是一种低级的、面向字节流的I/O操作，效率较高，但使用起来相对复杂，需要程序员手动管理缓冲区。

2.1、系统IO的特点

• 效率高，因为它不涉及缓冲区管理的额外开销。
• 直接操作文件描述符，灵活性强，可以进行更底层的控制。
• 需要程序员手动管理缓冲区，容易出错，例如忘记关闭文件描述符可能导致资源泄漏。
• 操作的是字节流，需要程序员自己处理数据格式转换。

2.2、系统IO的关键函数

• open(const char *pathname, int flags, mode_t mode): 打开文件，返回文件描述符。
• read(int fd, void *buf, size_t count): 从文件中读取数据。
• write(int fd, const void *buf, size_t count): 向文件中写入数据。
• close(int fd): 关闭文件。
• lseek(int fd, off_t offset, int whence): 改变文件指针的位置。

2.3、示例

读取文件内容并打印到屏幕

#include 
#include 
#include 

int main() {
    int fd = open("my_file.txt", O_RDONLY); // 打开文件，只读模式
    if (fd == -1) {
        perror("open"); // 打印错误信息
        return 1;
    }

    char buffer[1024];
    ssize_t bytes_read;
    while ((bytes_read = read(fd, buffer, sizeof(buffer))) > 0) {
        write(STDOUT_FILENO, buffer, bytes_read); // 写入标准输出
    }

    if (bytes_read == -1) {
        perror("read");
        return 1;
    }

    close(fd); // 关闭文件
    return 0;
}

 3、标准IO

标准I/O是C语言提供的更高层的I/O操作接口，它构建在系统I/O之上，并提供缓冲区管理功能，简化了I/O操作，提高了编程效率。 它使用stdio.h头文件中的函数，例如fopen()、fread()、fwrite()、fclose()等。

3.1、标准IO的特点

• 易于使用，隐藏了底层细节，程序员无需手动管理缓冲区。
• 效率相对较低，因为缓冲区管理会带来一定的开销。
• 提供格式化输入输出功能，例如printf()和scanf()。
• 缓冲区可以提高I/O效率，减少系统调用次数。

3.2、标准IO的关键函数

• fopen(const char *filename, const char *mode): 打开文件。
• fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream): 从文件中读取数据。
• fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream): 向文件中写入据。
• fclose(FILE *stream): 关闭文件。
• fprintf(FILE *stream, const char *format, ...): 格式化写入文件。
• fscanf(FILE *stream, const char *format, ...): 格式化读取文件。
• printf(const char *format, ...): 格式化输出到标准输出。
• scanf(const char *format, ...): 格式化输入从标准输入。

3.3、示例

读取文件内容并打印到屏幕

#include 

int main() {
    FILE *fp = fopen("my_file.txt", "r"); // 打开文件，只读模式
    if (fp == NULL) {
        perror("fopen");
        return 1;
    }

    char buffer[1024];
    while (fgets(buffer, sizeof(buffer), fp) != NULL) {
        printf("%s", buffer); // 打印到标准输出
    }

    fclose(fp); // 关闭文件
    return 0;
}

4、小结

选择系统I/O还是标准I/O取决于具体的应用场景。如果需要更高的效率和更底层的控制，可以选择系统I/O；如果需要更方便的编程方式和格式化输入输出功能，可以选择标准I/O。 大多数情况下，标准I/O已经足够满足需求。 只有在需要精确控制缓冲区行为或进行高性能的I/O操作时，才需要考虑使用系统I/O。 记住在使用完文件描述符或文件指针后，务必关闭它们，以释放资源。 

 

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