缓冲文件系统和非缓冲文件系统（转载）

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-08-27 07:49 144阅读 0赞

在前面的程序设计中，我们介绍了输入和输出，即从标准输入设备—键盘输入，由标准输出设备—显示器或打印机输出。不仅如此，我们也常把磁盘作为信息载体，用于保存中间结果或最终数据。在使用一些字处理工具时，会利用打开一个文件来将磁盘的信息输入到内存，通过关闭一个文件来实现将内存数据输出到磁盘。这时的输入和输出是针对文件系统，故文件系统也是输入和输出的对象，谈到输入和输出，自然也离不开文件系统。  
文件可以从不同的角度来分类：

1) 按文件所依附的介质来分：有卡片文件、纸带文件、磁带文件、磁盘文件等。  
2) 按文件内容来分：有源文件、目标文件、数据文件等。  
3) 按文件中数据组织形式分：有字符文件和二进制文件。  
字符文件通常又称为A S C I I码文件或正文文件，按字符存储，具有可读性；而二进制文件是以二进制存储，不具备可读性，但从存储空间的利用来看，实型数无论位数大小均

占4位，字符确需按位数来存放，这样的话，二进制文件相对就节省了空间。  
目前C语言使用的文件系统分为缓冲文件系统（标准I / O）和非缓冲文件系统（系统I / O）。  
 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”依此读入接收的变量。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。  
8.1.1 文件的打开与关闭  
任何关于文件的操作都要先打开文件，再对文件进行读写，操作完毕后，要关闭文件。  
1. 文件类型指针  
人们在操作文件时，通常都关心文件的属性，如文件的名字、文件的性质、文件的当前状态等。对缓冲文件系统来说，上述特性都是要仔细考虑的。ANSI C为每个被使用的文件在内存开辟一块用于存放上述信息的小区，利用一个结构体类型的变量存放。该变量的结构体类型由系统取名为F I L E，在头文件s t d i o . h中定义如下：  
typedef struct\{  
i n t \_ f d ; / \*文件号\* /  
i n t \_ c l e f t ; / \*缓冲区中的剩余字符\* /  
i n t \_ m o d e ; / \*文件的操作模式\* /  
c h a r \* \_ n e x t ; / \*下一个字符的位置\* /  
char \*\_buff; / \*文件缓冲区的位置\* /  
\} FILE；  
在操作文件以前，应先定义文件变量指针：  
FILE \*fp1,fp2;  
按照上面的定义，f p 1和f p 2均为指向结构体类型的指针变量，分别指向一个可操作的文件，换句话说，一个文件有一个文件变量指针，今后对文件的访问，会转化为针对文件变量指针的操作。  
2. 文件的打开  
ANSI C 提供了打开文件的函数：  
FILE \*fopen(char \*fname,char \*mode)  
函数原型在s t d i o . h文件中，f o p e n ( )打开一个f n a m e指向的外部文件，返回与它相连接的流。  
f n a m e是字符串，应是一个合法的文件名，还可以指明文件路经。对文件的操作模式由m o d e决定，m o d e也是字符串，由表8 - 1给出m o d e的取值表。  
![Center][]

如表8-1所示，文件的操作方式有文本文件和二进制文件两种，打开文件的正确方法如下例所示：  
\#include<stdio.h>  
FILE \*fp;  
If((fp=fopen("test.txt","w"))==NULL)  
\{  
printf("cannotopenfile\\n");  
exit(0);  
\}  
这种方法能发现打开文件时的错误。在开始写文件之前检查诸如文件是否有写保护，磁盘是否已写满等，因为函数会返回一个空指针NULL，NULL值在stdio.h中定义为0。事实上打开文件是要向编译系统说明三个信息：①需要访问的外部文件是哪一个。②打开文件后要执行读或写即选择操作方式。③确定哪一个文件指针指向该文件。对打开文件所选择的操作方式来说，一经说明不能改变，除非关闭文件后重新打开。是只读就不能对其写操作，对已存文件如以新文件方式打开，则信息必丢失。  
3.文件的关闭  
ANSIC提供了关闭文件的函数：  
intfclose(FILE\*stream)  
fclose()函数关闭与stream相连接的文件，并把它的缓冲区内容全部写出。在fclose()函数调用以后，流stream与此文件无关，同时原自动分配的缓冲区也失去定位。  
fclose()函数关闭文件操作成功后，函数返回0；失败则返回非零值。  
\[例8-1\]打开和关闭一个可读可写的二进制文件：  
\#include<stdio.h>  
main ()  
\{  
FILE \*fp;  
If((fp=fopen("test.dat","rb"))==NULL)  
\{  
printf("cannotopenfile\\n");  
exit(0);  
\}  
  
if(fclose(fp))printf("filecloseerror!\\n");  
\}  
8.1.2文件的读写  
当文件按指定的工作方式打开以后，就可以执行对文件的读和写。下面按文件的性质分类进行操作。针对文本文件和二进制文件的不同性质，对文本文件来说，可按字符读写或按字符串读写；对二进制文件来说，可进行成块的读写或格式化的读写。  
1.读写字符  
C提供fgetc和fputc函数对文本文件进行字符的读写，其函数的原型存于stdio.h头文件中，格式为：  
intfgetc(FILE\*stream)  
fgetc()函数从输入流的当前位置返回一个字符，并将文件指针指示器移到下一个字符处，如果已到文件尾，函数返回EOF，此时表示本次操作结束，若读写文件完成，则应关闭文件。  
intfputc(intch,FILE\*stream)  
fputc（）函数完成将字符ch的值写入所指定的流文件的当前位置处，并将文件指针后移一位。fputc()函数的返回值是所写入字符的值，出错时返回EOF。  
\[例8-2\]将存放于磁盘的指定文本文件按读写字符方式逐个地从文件读出，然后再将其显示到屏幕上。采用带参数的main()，指定的磁盘文件名由命令行方式通过键盘给定。  
\#include<stdio.h>  
main(argc,argv)  
intargc;  
char\*argv\[\];  
\{  
char ch;  
FILE \*fp;  
int i;  
if((fp=fopen(argv\[1\],"r"))==NULL)  
\{  
printf("notopen");  
exit(0);  
\}  
while((ch=fgetc(fp))!=EOF)  
put char(ch);  
fclose(fp);  
\}  
程序是一带参数的main()函数，要求以命令行方式运行，其参数argc是用于记录输入参数的个数，argv是指针数组，用于存放输入参数的字符串，串的个数由argc描述。假设我们指定读取的文件名为L8-2.c，并且列表文件内容就是源程序。经过编译和连接生成可执行的文件L8-2.exe。运行程序l8-2.exe，输入的命令行方式为：  
c:\\tc>l8-2L8-2.c  
上述程序以命令行方式运行，其输入参数字符串有两个，即argv\[0\]="c:\\tc>l8-2"、  
argv\[1\]="L8-2.c"，argc=2。故打开的文件是L8-2.c。程序中对fgetc()函数的返回值不断进行测试，若读到文件尾部或读文件出错，都将返回C的整型常量EOF，其值为非零有效整数。程序的运行输出为源程序本身：  
c:\\tc>l8-2L8-2.c  
\#include<stdio.h>  
main(argc,argv)  
int argc;  
char \*argv\[\];  
\{  
char ch;  
FILE \*fp;  
int i;  
if((fp=fopen(argv\[1\],"r"))==NULL)  
\{  
printf("not open");  
exit(0);  
\}  
while((ch=fgetc(fp))!=EOF)  
put char(ch);  
fclose(fp);  
\}  
\[例8-3\]从键盘输入字符，存到磁盘文件test.txt中：  
\#include<stdio.h>  
main()  
\{  
FILE fp;  
char ch;  
if((fp=fopen("test.txt","w"))==NULL)  
\{  
printf("cannotopenfile!\\n");  
exit(0);  
\}  
while((ch=fgetchar())!='\\n')  
fputc(ch,fp)  
fclose(fp);  
\}

2.前面介绍的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A N S I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。本书只作简单介绍。  
1. 文件的打开与关闭  
非缓冲文件系统不是A N S I标准定义的，是U N I X型I / O系统的一员，所以，其原型位于i o . h文件中。  
打开文件：  
int open(char \*fname,int acces；s)  
打开文件名为f n a m e，以a c c e s s方式访问：  
a c c e s s的值为：O \_ R D O N LY  只读  
O \_ W R O N LY 只写  
O \_ R D W R 读写  
关闭文件：  
close(int fd)；  
下述程序用U N I X系统打开和关闭一个文件：  
\#include "io.h"  
\#include "fcntl.h"  
\#include "sys\\stat.h"  
m a i n ( a r g c , a r g v )  
int argc;  
char \*argv\[\]  
\{  
int fd;  
if((fd=open(argv\[1\],O\_RDONLY))==-1) 以 /只\*读方式打开文件\*/  
\{  
printf("cannt open file!");  
e x i t ( 0 ) ;  
\}  
printf("file existent!");  
if (close(fd)) printf("error in closing file\\n");  
\}  
2. 文件的读写  
对非缓冲文件系统的读写函数的原型在i o . h头文件中，其调用形式为：  
int read(int fd,void \*buf,int count)  
r e a d ( )函数从f d说明的文件中读取c o u n t个字节到b u f所指向的缓冲区。函数的返回值是实际读写的字节数。  
int write(int fd,void \*buf,int count)  
w r i t e ( )函数把c o u n t个字节从b u f写入到f d说明的文件中。函数的返回值是实际写入的字节数。  
下面例子从文件T E S T. T S T中读取它的前半1 0 0个字节并放到数组b u ff e r中。  
\#include "io.h"  
\#include "stdio.h"  
\#include "fcntl.h"  
m a i n ( )  
\{  
int fd;  
char buffer\[100\];  
if ((fd=open("TEST.TST",O\_RDONLY))==-1)打 /开\*文件\*/  
\{  
printf("cannot open file !\\n");  
e x i t ( 0 ) ;  
\}  
if (read(fd,buffer,100)!=100) / \*判断读写的字节数是否正确\* /  
printf("Possible read error.");  
\}

[Center]: /images/20220824/cacf3770e1624bcbaa7866bc8db55000.png