标准 I/O 和 文件 I/O 是两种常见的输入输出操作方式。它们的核心功能都是处理数据流，但使用场景和实现方式有所不同，适用于不同的需求。
标准 I/O
标准 I/O 是指与标准输入、标准输出和标准错误流（分别为 stdin、stdout 和 stderr）交互的输入输出操作。这个通常用于程序与用户交互，例如从键盘读取数据或向终端打印输出。
标准 I/O 的通道：
- 标准输入 (stdin)：默认从键盘获取输入。
- 标准输出 (stdout)：默认向终端显示输出。
- 标准错误 (stderr)：输出错误信息，默认也显示在终端。
#include <stdio.h>
int main() {
char name[50];
printf("Enter your name: "); // 标准输出
scanf("%s", name); // 标准输入
printf("Hello, %s!\n", name); // 标准输出
return 0;
}
标准IO的特点:
1>拥有缓冲区
2>标准I0由C库提供-->头文件:stdio.h
3>标准IO一般只做IO操作:输入/输出
标准IO的核心:
结构体指针:FILE*
--->在内存中开辟一个空间，用来接受fopen返回的文件信息，然后通过变量对文件进行I0操作
-->流:stream
标准IO的API:
打开文件:fopen
操作文件:操作较多
一次操作一个字符:
读:fgetc/getc/getchar
写:fputc/putc/putchar
一次操作一行字符:
读:fgets/gets
写:fputs/puts
一次操作一块字符:
读:fread
写:fwrite
关闭文件:fclose
拓展函数:
光标控制:
fseek
fte71
rewind
文件 I/O
文件 I/O 是指通过文件操作函数对磁盘上的文件进行读写操作。这通常用于持久化存储数据，例如读取配置文件、保存程序运行结果等。
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("example.txt", "w"); // 打开文件用于写入
if (file == NULL) {
perror("Error opening file");
return 1;
}
fprintf(file, "Hello, File I/O!\n"); // 写入文件
fclose(file); // 关闭文件
return 0;
}
-
标准 I/O 更适合用户交互和调试信息输出；
-
文件 I/O 是处理磁盘数据和实现数据持久化的核心工具。
文件IO的特点: 1>没有缓冲区 2>文件IO由系统底层提供 POSIX 3>文件I0除了可以做I0操作，也可以打开Linux的一些特殊文件:管道文件/套接字文件..... 文件I0的核心: 文件描述符:fd--->0、1、2:三个标准文件 是一种Linux用来标识正在打开的文件 的一种资源:类型为int，非0的取值 特征:优先分配最小目 未被使用的 文件IO的API: 打开文件:open 重点: 1>打开方式: 必选且互斥: O_RDONLY 只读 O_WRONLY 只写 O_RDWR 可读可写 选项且多选: O_CREAT 创建 O_EXCL 创建前判断是否存在 O_TRUNC 清空模式 O APPEND 追加模式 2>特殊的第三参: open拥有两种传参方式: 1>两个参数:1>要打开的文件 2>打开方式 2>三个参数:1>要打开的文件 2>打开方式 3>创建时赋予的权限 -----****隐藏参，需要特定的条件开启 开启第三参的条件:打开方式中:拥有 O_CREAT 操作文件 读:read 写:write 操作逻辑: 1>读:从相应的文件描述符中读取相关的内容 2>写:将对应的数据写入到相应的文件描述符中 --->可以完成 一些通信类的操作 --->可以完成 一些通信类的操作 关闭文件:c1ose 拓展函数 1seek:光标控制 dup:文件描述符重定向 dup2:文件描述符重定向
标准 I/O 的典型使用场景
- 用户交互：程序从用户输入中读取数据，并将结果输出到屏幕。示例：计算器程序、命令行工具。
- 调试信息：使用标准错误流（stderr）打印程序运行时的错误日志或调试信息。
- 简单的数据流操作：处理小规模的数据，比如读取一行输入或打印一段文本。
文件 I/O 的典型场景
- 数据持久化：将程序运行的结果保存到文件中，以便后续使用。示例：日志文件、数据库文件。
- 大规模数据处理：读取和处理磁盘上的大文件，如 CSV 数据、图片、视频等，将它们转化为二进制数据进行传输。
- 配置文件：从文件中读取程序的配置参数，或将配置写回文件。
- 文件编辑工具：文本编辑器或文件转换工具。
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("data.txt", "r");
if (file == NULL) {
perror("Error opening file");
return 1;
}
char line[256];
while (fgets(line, sizeof(line), file)) { // 从文件中逐行读取
printf("%s", line); // 打印到标准输出
}
fclose(file); // 关闭文件
return 0;
}
二者的共同点
- 基于流的操作：无论是标准 I/O 还是文件 I/O，都通过流（FILE*）来操作数据。
- 缓冲机制：都使用缓冲区提高 I/O 性能。标准 I/O 的缓冲区通常与终端交互频率相关，而文件 I/O 的缓冲区通常与磁盘块大小相关。
- 错误处理：都通过函数返回值或错误流报告操作失败的原因。
标准 I/O 本质上是文件 I/O 的一种特殊形式。标准输入、标准输出和标准错误流在系统中对应以下文件描述符：
stdin-> 文件描述符 0stdout-> 文件描述符 1stderr-> 文件描述符 2
它们是操作系统在程序启动时默认打开的文件流，因此可以像普通文件一样操作。
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *file = fopen("output.txt", "w");
if (file == NULL) {
perror("Error opening file");
return 1;
}
// 标准输出
printf("This is standard output.\n");
// 文件输出
fprintf(file, "This is file output.\n");
fclose(file);
return 0;
}
性能对比
- 标准 I/O 性能：
- 标准 I/O 主要用于交互式操作，数据量较小，性能通常不会成为瓶颈。
- 由于标准输出默认是行缓冲，频繁的逐行输出会触发缓冲区刷新，可能会略微影响性能。
- 文件 I/O 性能：
- 文件 I/O 涉及磁盘操作，其性能受文件大小、磁盘速度和文件系统的影响。
- 文件 I/O 通常使用块缓冲（Block Buffering），一次性读写较大的数据块以提高性能。
- 对于大规模数据处理，文件 I/O 的性能优化是关键，比如使用内存映射（Memory Mapping）技术代替传统文件读写。
二者的综合对比分析：
| 属性 | 标准 I/O | 文件 I/O |
|---|---|---|
| 操作对象 | 标准输入、输出和错误流（如终端）。 | 磁盘上的文件。 |
| 数据来源/目标 | 键盘（输入）、屏幕（输出）、错误日志等。 | 文件（持久化存储）。 |
| 函数接口 | printf、scanf、putchar、getchar 等。 | fopen、fclose、fread、fwrite、fprintf 等。 |
| 存储特点 | 数据是临时的，程序关闭后数据不保存；临时存储，程序关闭后数据会丢失。 | 数据存储在磁盘文件中，可持久化；持久化存储，数据保存在磁盘上。 |
| 缓冲机制 | 标准 I/O 使用流缓冲，通常实时刷新到终端。 | 文件 I/O 使用文件缓冲，通常批量刷新到磁盘。 |
| 灵活性 | 受限于标准输入输出，适合简单交互。 | 更灵活，可操作任意文件，适合复杂数据读写。 |
| 性能 | 适合小规模、即时交互，性能影响较小。 | 需要文件系统支持，频繁文件操作可能导致性能瓶颈。 |
| 适用场景 | 简单交互、用户输入输出、调试信息。 | 数据持久化、大文件处理、复杂数据操作。 |
| 错误处理 | 错误通过返回值或 stderr 流报告。 | 错误通过函数返回值（如 NULL 或 EOF）报告。 |
综上。希望该内容能对你有帮助，感谢！
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