标准库IO与系统调用IO区别与联系

以你之姓@ 2022-11-13 14:25 273阅读 0赞

### 标准库IO接口： ###

一般程序运行起来，自动默认打开 标准输入文件 fd=0（scanf），标准输出文件 fd=1（printf）， 标准错误文件 fd=2

*  fopen 打开文件

FILE\* fopen(带路径的文件名，打开方式："r r+ w w+ a a+ b")

r:只读 若文件不存在报错返回

r+：可读可写 若文件不存在报错返回

w：只写，若文件不存在则创建，若文件存在，清空文件原有内容

w+：可读可写，若文件不存在则创建，若文件存在，清空文件原有内容

a：追加只写 每次写入数据追加到文件末尾，若文件不存在则创建

a+：可读 或 追加写入 每次写入数据追加到文件末尾，若文件不存在则创建

b：对文件数据进行原始二进制操作

返回值：成功：返回操作句柄：FILE\*文件流指针 失败：返回NULL

*  fwrite 写文件

size\_t fwrite(写入文件数据（const void\*ptr），size(块大小)，nmemb（块个数）文件流指针)

块大小\*块个数=写入总长度

返回值：完整写入文件的块个数 失败返回0

*  fread 读文件

size\_t fread(读取到数据的缓冲区地址（void\*ptr），size(块大小)，nmemb（块个数）,文件流指针)

块大小\*块个数=读取总长度

返回值：完整读取文件的块个数 设置块大小为长度 块个数为1 但不确定是否读入 可以设置块大小为1 快个数为一个数 根据返回块个数可以确定是否数据有读入 失败返回0或者读取到文件末尾也返回0

*  fseek 跳转文件读写位置

int fseek(文件流指针，偏移量，偏移的相对起始位置（SEEK\_SET:起始位置;SEEK\_CUR：当前位置 SEEK\_END:末尾）)

成功返回0 错误返回-1

*  fclose 关闭文件

### 代码演示 ###

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2MTMxNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2MTMxNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

### 结果演示： ###

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2MTMxNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

### 系统调用IO接口： ###

*  open 打开文件

int open(文件路径名，标志位（类似于打开方式），文件权限)

标志位：必选项：O\_RDONLY，O\_WRONLY，O\_RDWR

可选项：O\_CREAT:如果文件不存在则创建

O\_EXCL:如果文件已经存则报错返回

O\_TRUNC:打开文件时截断文件长度为0 即清空内容

O\_APPEND:将写入设置为追加写

使用过程中 将几个标志位通过‘|’（或操作）连接使用

文件权限前面要加0 如 0777 如果使用了O\_CREAT就必须要指定文件权限 注意：此处会受到系统umask掩码影响 给定权限mode&~umask为实际权限

解决方法：在\#include<sys/stat.h>调用umask（0）函数 设置当前程序掩码为0

返回值:成功返回非负数（操作句柄） 失败返回-1

*  write

size\_t write(open返回的操作句柄，要写入的数据缓存区buf，要写入的数据长度)

返回值：成功返回实际写入文件数据的长度 失败返回-1

*  read

size\_t read(open返回的操作句柄，读取到数据缓冲区buf，要读取的数据长度)

返回值：成功返回实际读取到的数据的长度 失败返回-1

*  lseek

off\_t fseek(open返回的操作句柄，偏移量，偏移的相对起始位置（SEEK\_SET:起始位置;SEEK\_CUR：当前位置 SEEK\_END:末尾）)

返回值：跳转后的位置相对于起始位置的偏移量（设置文件末尾 用于获取文件长度） 错误返回-1

*  close

int close（open返回的操作句柄）

### 代码示例： ###

![0d6011a0efe6a05edf74fac964fac00c.png][]

### ![bd002cf26e143a807922e1d53e751fe8.png][] ###

### 结果演示： ###

![49a4e6897cb1235d364d3aca80f6ac36.png][]

### 综上所述：库函数IO与系统调用IO功能类似，为什么还要对系统调用接口进行封装呢？ ###

首先要理解open返回的操作句柄 即文件描述符--一个非负数 是如何描述一个具体文件呢？

**文件描述符** 为系统内核中进程所打开的文件描述信息表中的下标索引

**文件描述符分配原则：**在file\_struct数组中，找到未被使用的最小下标，作为新的文件描述符

标准输入文件 fd=0（scanf），标准输出文件 fd=1（printf）， 标准错误文件 fd=2

**引入重定向概念：**通过改变文件描述符下标位置所保存的文件描述信息，进而改变这个描述符所操作的文件，改变数据的流向

**int dup2（int oldfd，int newfd）将newfd重定向到oldfd**

**文件流指针就是一个FILE\*结构体指针，结构体中包含一个成员变量就是文件描述符**

具体原理参照下图

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM2MTMxNjEx_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

**库函数io与系统调用IO区别：**

缓冲区：即换行刷新缓存区 是文件流指针所有的，对于文件描述符或系统调用来说是没有的

文件流指针的缓冲区被称之为：用户态缓冲区（内核空间+用户空间 一般所开辟的内存空间都在用户空间中）

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