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我的朋友

分类: C/C++

2015-01-15 10:34:18

open:系统调用,返回的是文件描述符,即文件句柄,是文件在文件描述副表里的索引。

fopen:C语言库函数,返回的是一个指向文件结构的指针。fopen是ANSI C标准中的C语言库函数,在不同的操作系统中应该调用不同的内核API,UNIX环境下,fopen是对open的封装。

文件描述符是UNIX/Linux下的一个概念,Linux环境下,一切设备皆是文件,一切设备皆是以文件的形式进行操作,如网络套接字、硬件设备等。

设备文件不可以当成流式文件来处理,因此,只能使用open,而fopen只是用来操纵正规文件的,并且设置有缓冲,跟open还是有区别的。


open和fopen的区别在于:


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。


举个例子来说明open系列函数与fopen系列函数的效率问题: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。

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。


open和fopen最主要的区别在于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。


因此,open系列函数与fopen系列的区别可以简单概括为:

open系列函数

fopen系列函数

一般用于打开设备文件(少数情况)

一般用于打开普通文件(大多数情况)

利用文件描述符操纵文件

利用文件指针操作文件

open返回一个文件描述符

fopen返回一个文件指针

POSIX系统调用

ANSI C库函数

低层次IO

高层次IO,对open的扩展和封装

只能在POSIX操作系统上移植

可移植到任何操作系统

非缓冲IO

缓冲IO

只能读取二进制或普通文本

可以读取一个结构

可以指定要创建文件的访问权限

不能指定要创建文件的访问权限

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