IO进程——系统IO与文件IO

io进程——系统io与文件io

	在应用开发过程中会经常需要访问文件。linux下读写文件的方式有两大类：标准io和文件io。
	本次就来讲一讲文件io和标准io，以及两者的区别。

一、文件io

在linux系统中，大部分机制都会抽象成一个文件，这样，对它们的操作就像堆文件的操作一样。在嵌入式i/o变成是常用也是最基本的内容。

要了解文件i/o操作首先得知道文件的定义：

           - 文件的定义：一组相关数据的有序集合
           - 文件名：这个数据集合的名称
           linux下有7种类型的文件：
                 - 普通文件
                 d 目录文件
                 l 链接文件（ln -s ：软链接）
                 p 管道文件
                 s 套接字文件
                 b 块设备文件
                 c 字符文件

以上文件类型在linux通过命令查看

上图中蓝色框选中部分则是文件的类型；

linux和windows有所区别，windows系统是以文件后缀名来判断文件类型，但linux则是通过文件内容判断文件类型

（一） 文件 io的定义

系统提供的一组操作文件的函数接口，文件的所有操作都有对应的函数来完成。

	那文件都有哪些操作（操作文件数据）呢？
	无非就是打开、关闭、读 、写、定位；

说到文件io对文件的操作还需要了解文件描述符

	文件描述符：
		1. 一种非负整数（0-1023 共 1024个），内核用于区分 进程打开/访问的文件 的方式
		2. 常见的三种特文件描述符标识： 0 1 2 是被系统占用的（标准输入、 标准输出、标准错误）
		3. 文件io里面：在posix.1应用程序中，幻数0、1、2应被代换成符号常数stdin_fileno、stdout_fileno、stderr_fileno。这些常数都定义在头文件<unistd.h>中。

文件io使用的函数均为系统调用函数；系统调用和库函数关系如下图：

1、系统调用

1. 用户空间进程访问内核的接口
2. 把用户从底层的硬件编程中解放出来
3. 极大的提高了系统的安全性
4. 使用户程序具有可移植性
5. 是操作系统的一部分

2、库函数

1. 库函数为了实现某个功能而封装起来的api集合
2. 提供统一的编程接口，更加便于应用程序的移植
3. 是语言或者应用程序的一部分

3、文件io常见的api接口

	1、打开文件 ——open函数
		函数原型：
			int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);
	2、关闭文件——close函数
		函数原型：
			int close(int fd);
	3、文件读——read函数
		函数原型：
			ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
	4、文件写——write函数
		函数原型：
			ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
	5、定位——lseek函数
		函数原型：
			off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);

二、标准io

谈到标准io，就得先知道什么是标准io；

（一）、什么是标准io

由c库提供的一组操作文件的接口函数 （在系统io基础上提供了缓冲机制的一组接口）

相比文件io系统io多出了缓冲机制，那先介绍一下缓冲区

1、缓冲的作用

1）存储金子塔
先看一下缓存金字塔，越往上存储速度是越快的；

2）标准io和缓冲的关系：标准io是把文件数据放到缓冲当中进行操作。避免直接读写磁盘。效率就得到提升。

2、标准io三种缓存机制

标准i/o提供了三种类型的缓存
1. 全缓存
 	刷新(fflush)：标准i/o的写操作。
	当填满i/o缓存，或者满足一定的条件后，就会执行刷新操作。
2. 行缓存
	当在输入和输出中遇到新行符(‘\n’)时，进行i/o操作。
	当流遇到一个终端时，典型的行缓存。
3. 不带缓存
	标准i/o库不对字符进行缓冲，例如stderr。
	很多的人机交互界面要求不可全缓存。
	标准出错决不会是全缓存的。
4. 使用setbuf()和setvbuf()可以更改缓存的类型
	在任何时刻，可以使用fflush强制刷新一个数据流
5. 刷新流的3种情况：printf
	刷新流的作用就是将缓冲区的文件数据写入到磁盘，有4种情况会刷新流：
	1）程序结束，自动刷新缓冲区；
	2）调用fclose()关闭了操作的文件，也会刷新缓冲区数据；
	3）当缓冲区数据满时，也会刷新缓冲区文件数据到磁盘；
	4）手动调用函数fflush刷新流。

3、标准io函数接口

标准io使用的函数均为库函数，和文件io 使用的接口函数有所区别

1、打开文件
	fopen、freopen函数
2、关闭文件
	fclose函数
3、读写
	1）按字符读写
			按字符读：
					putchar、fputc函数
			按字符写：
					getchar、fgetc函数
	 2）按行读写
			按行读：
					puts、fputs函数
			按行写：
					gets、fgets函数
	 3）按对象读写	
	 		按对象读：
	 			fread函数
	 		按对象写：
	 			fwrite函数
4、定位
 fseek、 ftell 、rewind函数

三、两者的区别

说了这么多，接下来说说文件io和标准io的区别

文件io
	1. 系统调用的一组 函数接口（偏向内核）；
	2. 没有缓存：读写效率较低，低级磁盘io；
	3. 接口较少；
	4. 受限制：在我们linux系统下是可以使用的，但是在windows下是不可以。
	5. 可以打开设备文件 ；

标准io
	1.不能打开设备文件；
	2. 在系统io 基础封装的一组 标准 函数接口（偏向用户）；
	3. 由缓存，读写效率较高 （高级磁盘io）；
	4. 接口更丰富。

上述这些就是我对文件io以及标准io的总结与对比；
关于文件io和标准io各种函数没有展开细讲，可以自己在linux上查询相关函数用法；