进程IO----fopen系列函数和open系列函数,结构体fd和FILE的比较

本文对比了文件描述符fd和FILE结构体在进程IO中的作用,阐述了fd作为索引在Linux系统中的功能,以及FILE结构体包含的文件信息。fopen和open函数的差异在于返回值类型和缓冲处理,fopen适用于顺序访问,open适合随机访问。文章主要探讨了open系列函数的使用场景。

结构体fd和FILE的比较
1、文件描述符fd
fd是一个整数,在open时产生。起到一个索引的作用,进程通过PCB中的文件描述符表找到该fd所指向的文件指针file,因此在Linux系统下面,文件描述符主要是被用来标识一个文件。内核通过文件对象表来管理系统中各种各样的文件,而文件表则是通过指针来指向打开的文件,进而达到管理整个文件系统的目的。

2、文件指针FILE
文件指针FILE指向的是一个结构体,它实际上是由系统定义的一个结构,该结构中含有文件名、文件状态和文件当前位置等信息。在编写源程序时不必关心FILE结构的细节。
在使用文件时,需要在内存中为其分配空间,用来存放文件的基本信息,给结构体类型是由系统定义的,C语言规定该类型为FILE型。

简单来说 FILE*中的内容包括文件描述符和缓冲区。
使用fopen,fclose,fread,fwrite对文件进行操作,他们属于C库函数,在lib层中。返回值为FILE*。FILE*为文件指针。
文件指针是指向一个FILE的结构体,这个结构体里包括一个文件描述符和一个I/O缓冲区。文件描述符用于C标准的IO库调用中,用于标识文件。
系统调用接口为:open/close/read/write
他们的返回值为文件描述符(fb),类型为int.
文件描述符就是open文件时产生的一个很小的正整数,是一个索引值,它用于UNIX系统中,用于标识文件。内核会为每一个运行中的进程在进程控制块PCB中维护一个打开文件的记录表,也就是文件对象表,每一个表项都有一个指针指向打开的文件,上边的索引值就是记录表的索引值。
打开一个进程后,要打开默认的输出输入流,他们分别为:stderr,stdin , stdout.对应的文件描述符为0,1,2。

open和fopen的区别:
1、open是UNIX系统调用函数,返回的是文件描述符。无缓冲、移植性有限。属于低级IO函数,open函数,在文件读写时则每次都需要进行用户态和内核态之间的切换,与write,read配合使用
2、fopen是ANSIC标准中的C语言库函数,返回的是一个指向文件结构的指针。有缓冲、具有良好的可移植性,属于高级IO函数,使用fopen函数,在用户态下有了缓冲,因此在文件的读写操作时减少了用户态和内核态的切换。与fread、fwrite配合使用。

使用场合:
1、如果顺序访问文件,fopen系列函数比直接调用open系列要快。
2、如果随机访问文件,fopen系列函数比直接调用open系列要慢。

下面主要介绍open系列函数,因为fopen系列函数在C语言中就已经学过了。

//功能:打开文件
int open(const  
在C语言里,位左对齐右对齐一般在格式化输出时会用到,主要用于控制数据在输出时的位置。以下是相关介绍: ### 整型数据的左对齐右对齐 通过`printf`函数实现整型数据的左对齐右对齐右对齐是默认方式,在格式说明符`%`和`d`之间添加数字来规定输出宽度,若数字位数小于规定宽度,会在左边补空格;左对齐则需在数字前加`-`号,若数字位数小于规定宽度,会在右边补空格。 示例代码如下: ```c #include <stdio.h> int main() { // 右对齐。数字宽度为10,若不足10,在左边补足空格 printf("%10d\n", 1234); // 左对齐。数字宽度为10,若不足10,在右边补足空格 printf("%-10d\n", 1234); return 0; } ``` ### 不同输出长度的情况 当规定的输出宽度和数字实际位数不同时,有不同的处理方式。若规定宽度小于数字实际位数,会完整输出数字;若规定宽度大于数字实际位数,右对齐在左边补空格,左对齐在右边补空格。 示例代码如下: ```c #include <stdio.h> int main() { // -5是左对齐,输出长度为5。5是右对齐,输出长度为5 printf("%-5d %5d\n", 455, 455); printf("%-5d %5d\n", -123, -123); // 规定宽度小于实际位数,完整输出数字 printf("%-5d %5d\n", 987654, 987654); return 0; } ``` ### 其他数据类型的对齐 除整型外,其他数据类型也能实现左对齐右对齐。例如浮点数(`%f`)、字符串(`%s`)等,方法和整型一致。 示例代码如下: ```c #include <stdio.h> int main() { // 右对齐浮点数,宽度为10 printf("%10f\n", 3.14); // 左对齐浮点数,宽度为10 printf("%-10f\n", 3.14); // 右对齐字符串,宽度为10 printf("%10s\n", "hello"); // 左对齐字符串,宽度为10 printf("%-10s\n", "hello"); return 0; } ```
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