Linux C 文件操作，系统调用 -- open()、read() 和 标准I/O库 -- fopen()、fread()
函数汇总：
open()、write()、read()、close()
fopen()、fwrite()、fread()、fclose()
一、什么是文件
1、文件描述符
文件描述符是一些小数值，你可以通过它们访问的打开的文件设备，而有多少文件描述符可用取决于系统的配置情况。但是当一个程序开始运行时，它一般会有3个已经打开的文件描述符，就是
0：标准输入
1：标准输出
2：标准错误
那些数学（即0、1、2）就是文件描述符，因为在Linux上一切都是文件，所以标准输入（stdin），标准输出（stdout）和标准错误（stderr）也可看作文件来对待。
2、系统调用常用函数
A、open系统调用
open函数的原型为：
int open(const char *path, int oflags);
int open(const char *path, int oflags, mode_t mode);
path，是包括路径的完整文件名，oflags是文件访问模式（即是什么方式打开文件，只读、只写还是可读并可写等），mode用于设定文件的访问权限。具体的可选参数，可以自己查看手册页，这里不一一详述。
open建立了一条到文件或设备的访问路径，如果调用成功，返回一个可以被read、write等其他系统调用的函数使用的文件描述符，而且这个文件描述是唯一的，不与任何其他运行中的进程共享，在失败时返回-1，并设置全局变量errno来指明失明的原因。
B、write系统调用
write函数的原型为：
size_t write(int fildes, const void *buf, size_t nbytes);
write的作用是把缓冲区buf的前nbytes个字节写入到文件描述符fildes关联的文件中，返回实际写入的字节数。返回0表示没有写入任何数据，返回-1表示调用中出现了错误，错误代码保存在errno中。
注：fildes一定要是在open调用中返回的创建的文件描述符，或者是0、1、2等标准输入、输出或标准错误。
C、read系统调用
read函数的原型为：
size_t read(int fildes, void *buf, size_t nbytes);
read系统调用的作用是从与文件描述符相关的文件里读入nbytes个字节的数据，并把它们放到数据区buf中，返回读入的字节数，失败时返回-1。
D、close系统调用
close调用的函数原型为：
int close(int fildes);
close函数的作用是终于文件描述符fildes一其对应的文件之间的关联。
E、例子
说了这么多，我就给出一个完整的例子吧，就是从一个数据文件（里面有1M个‘0’字符）逐个复制到别一个文件。文件名为copy_system.c，代码如下：
?| 123456789101112131415161718192021222324252627282930 | #include #include #include #include int main(){ char c = '\0'; int in = -1, out = -1; // 以只读方式打开数据文件 in = open("Data.txt", O_RDONLY); // 以只写方式创建文件，如果文件不存在就创建一个新的文件 // 文件属主具有读和写的权限 out = open("copy_system.out.txt", O_WRONLY | O_CREAT, S_IRUSR | S_IWUSR); // 读一个字节的数据 while (read(in, &c, 1) == 1) { // 写一个字节的数据 write(out, &c, 1); } // 关闭文件描述符 close(in); close(out); return 0;} |
三、标准I/O库
有过C编程经历的人都会知道stdio头文件，它就是C语言的标准IO库，在标准IO库中，与底层文件描述符相对应的是流，它被实现为指向结构FILE的指针。IO库的函数有很多，为了与前面的内容对应，这里还是只讲与前面四个函数相对应的函数，其他的函数，你可以查一查手册页。
A、fopen库函数
fopen库函数的原型为：
FILE* fopen(const char *filename, const char *mode);
它与底层系统调用open类似，成功时返回一个非空指针。失败时返回NULL。
B、fread库函数
fread库函数的原型为：
size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nitems, FILE *stream);
它与底层调用read相似，其作用是从stream读取nitems个长度为size的数据到ptr所指向的缓冲区中。返回值是成功读到缓冲区中的记录个数。
注：stream为用fopen函数返回的文件结构指针。
C、fwrite库函数
fwrite库函数的原型：
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nitems, FILE *stream);
它与底层调用write相似，其作用是从ptr指向的缓冲区中读取nitems个长度为size到数据，并把它们写到stream所对应的文件中。
D、fclose库函数
fclose库函数的原型为：
int fclose(FILE *stream);
它与系统调用close相似，其作用是关闭指定的文件流stream。
例子
同样地，下面是前一个例子的另一个实现版本，它实现的功能与先前的例子一样，不过使用的是标准I/O库，而不是系统调用，文件名为copy_stdio.c代码如下：
?| 12345678910111213141516171819202122232425262728 | #include #include int main(){ int c = 0; FILE *pfin = NULL; FILE *pfout = NULL; // 以只读方式打开数据文件 pfin = fopen("Data.txt", "r"); // 以只写方式打开复制的新文件 pfout = fopen("copy_stdio.out.txt", "w"); // 读数据 while (fread(&c, sizeof(char), 1, pfin)) { //写数据 fwrite(&c, sizeof(char), 1, pfout); } // 关闭文件流 fclose(pfin); fclose(pfout); return 0;} |
当然这里你也可以用其他的库函数来完成工作，如：用fgetc代替fread，用fputc代替fwrite等。
四、文件描述符和文件流的关系
就拿本例子中的代码来比较，两个例子编译后生成的可执行文件的文件名分别为：copy_system.exe和copy_stdio.exe，在Linux下用time命令来测试其运行时间如下：
比较下可以看出，其性能改善了一个数量级，其效率甚至比用库函数一个一个字符复制来来得高效，至少在我的机子上是这样。
参考：
http://blog.csdn.net/ljianhui/article/details/10055665
《Linux 高性能服务器编程》