Linux中的系统IO与标准IO

一、系统IO与标准IO的区别

什么是系统IO与标准IO：（IO为Input/Output,即输入/输出接口）

• 系统IO：由操作系统直接提供的接口函数
• 标准IO：由标准C库（第三方库）提供的接口函数（通过封装操作系统提供的系统IO，再给用户使用）

系统IO和标准IO的主要区别：

• 系统IO：不带缓冲机制，系统IO可以操作普通文件与驱动文件
• 标准IO：带缓冲机制，标准IO只可以操作普通文件。提供多种的格式的输入输出如（字符串、整形......）

缓冲的作用与刷新条件

• 作用：
• 在进行数据的读写的过程中，先不把数据直接写入或者读入设备中，而是写或者读入内存空间，当满足一定条件时候，将该空间的文件写入文件或设备中。这样可以减少操作系统调用驱动程序或文件的次数，提高读写的速度，和代码的效率。因为每一次系统调用的过程都是很浪费系统资源的。

刷新条件：

• 缓冲区已满
• 强制刷新
• 程序结束
• 关闭文件

• 例1：
• 系统IO与标准IO的示意图：

• 例2
• 系统IO与标准IO的区别示意图

二、使用系统IO与标准IO的常见步骤

设备文件：

• open打开设备文件
• mmap映射设备地址
• close关闭设备文件
• 对映射的内存操作.......

普通文件：（若需要格式化输入输出）

• fopen打开普通文件
• 对文件的读/写 （fscanf,fprintf,fread,fwrite........）
• fclose关闭文件

三、常用系统IO以及标准IO的详细参数

注意：在使用API接口的时候，我们只要注意需要什么参数，以及参数的返回值！

一、打开文件：open 与 fopen（可以在linux中使用 man 2 open 与 man 3 fopen 查看详细手册）

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系统IO

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头文件：

• #include <sys/types.h>
• #include <sys/stat.h>
• #include <fcntl.h>

接口函数：

• int open(const char *pathname, int flags);

参数解析：

• 参数一、需要打开文件的路径名（pathname）
• 参数二、打开文件的权限请求（flags）
• O_RDONLY,   //只读
• O_WRONLY,   //只写
• O_RDWR.     //读写 
• O_CREAT//带创建打开
• O_EXCL//检测文件是否存放
• O_NOCTTY//以不阻塞方式打开
• O_TRUNC//以清空方式打开  
• O_APPEND//以追加方式打开

返回值：

• 成功：返回 文件描述符
• 失败：返回 -1

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标准IO

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头文件：    

• #include <stdio.h>

接口函数：

• FILE *fopen(const char *path, const char *mode);

参数解析：

• 参数一、需要打开的路径名（path）
• 参数二、打开文件的权限（mode）
• "r"  只读  
• "r+" 读写  
• w"  只写，带创建  ：存在清空
• "w+" 读写, 带创建  ：存在清空
• "a"  只写并追加  带创建
• "a+" 读写并追加  带创建

 返回值：

• 成功：返回文件指针
• 失败：返回 NULL

二、读取文件：read 和 fread （在linux中可以用 man 2 read 和 man 3 fread 来查看详细手册）

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系统IO

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头文件：

• #include <unistd.h>

接口函数：

• ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);

参数解析：

• 参数一、文件描述符（fd）
• 参数二、从文件读取数据后，存放的缓存地址
• 参数三、需要读取的字节数

返回值：

• 成功：成功读取到的字节数
• 失败：0 读取到的文件是0字节 或者 已经读到文件末尾
•           -1 读取数据失败

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标准IO

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头文件：

• #include <stdio.h>

接口函数：

• size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream)

参数解析：

• 参数一、存放数据的缓存地址（ptr）
• 参数二、数据类型大小 / 数据块大小（size）
• 参数三、多少个这样的数据（块） （nmemb）
• 参数四、需要读取的文件指针（stream）

返回值：

• 成功：读取到的字节块数量（注意：不是字节数）
• 失败：返回 0 或者 -1

三、写入文件： write 和 fwrite （在linux中可以使用man 2 write 和 man 3 fwrite查看详细手册）

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系统IO

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头文件：

• #include <unistd.h>

函数接口：

• ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);

参数解析：

• 参数一、文件描述符（fd）
• 参数二、需要写入文件的数据的缓存地址（buf）
• 参数三、写入文件的字节大小（count）

返回值：

• 成功：成功写入的字节数
• 失败： 返回 -1

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标准IO

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头文件：

• #include <stdio.h>

函数接口：

• size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb,FILE *stream);

参数解析：

• 参数一、需要写入的数据的缓存地址
• 参数二、写入的数据类型大小 / 数据块大小
• 参数三、写入数据块的数量
• 参数四、需要写入的文件指针

返回值：

• 成功：返回写入数据块的个数（注意：不是字节数！）
• 失败： 返回 -1

五、光标移动 lseek 和 fseek （在linux中可以使用man 2 lseek 和 man 3 fseek查询详细手册）

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系统IO

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头文件：

• #include <sys/types.h>
• #include <unistd.h>

接口函数：

• off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

参数解析：

• 参数一、文件描述符（fd）
• 参数二、光标偏移量（offset）
• 参数三、光标位置来源（whence）
• SEEK_SET  文件头开始
• SEEK_CUR  光标的当前位置开始
• SEEK_END   从文件末尾开始

返回值：

• 成功：返回 偏移量的大小
• 失败：返回 -1

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标准IO

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头文件：

• #include<stdio.h>

函数接口：

• int fseek(FILE *stream, long offset, int whence);

参数解析：

• 参数一、文件指针（stream）
• 参数二、光标偏移量（offset）
• 参数三、光标位置来源（whence）
• SEEK_SET  文件头开始
• SEEK_CUR  光标的当前位置开始
• SEEK_END   从文件末尾开始

六、关闭文件

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系统IO

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头文件：

• #include <unistd.h>

函数接口：

• int close(int fd);

参数解析：

• 参数一、文件描述符

返回值：

• 成功：返回 0
• 失败：返回 -1

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标准IO

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头文件：

• #include<stdio.h>

函数接口：

• int fclose(FILE *fp);

参数解析：

• 参数一、文件描述符（fd）

返回值：

• 成功：返回 0
• 失败：返回 EOF