C语言中的fwrite 与 write的区别
在C语言中,fwrite 和 write 都是用于向文件或设备写入数据的函数,但它们有显著的区别,主要体现在以下几个方面:
1. 函数来源和层次
- fwrite:
- 属于C标准库函数,定义在 <stdio.h> 中。
- 是高级 I/O 函数,基于标准 I/O 库(stdio),通过 FILE 流操作文件。
- 内部维护缓冲区(buffer),通常是用户态的缓冲区,减少对底层系统调用的直接依赖,提升效率。
- write:
- 属于 POSIX 系统调用,定义在 <unistd.h> 中(非标准C库,而是操作系统提供的接口)。
- 是低级 I/O 函数,直接与操作系统内核交互,操作文件描述符(file descriptor)。
- 不使用用户态缓冲区,直接将数据传递给内核,适合需要精细控制的场景。
2. 函数签名
- fwrite:
size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);
- 参数:
- ptr:要写入的数据缓冲区。
- size:每个数据块的字节数。
- nmemb:要写入的数据块数量。
- stream:目标文件流(FILE* 类型)。
- 返回值:成功写入的数据块数量(不是字节数)。
- write:
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
- 参数:
- fd:文件描述符(通过 open 等函数获得)。
- buf:要写入的数据缓冲区。
- count:要写入的字节数。
- 返回值:实际写入的字节数,失败返回 -1。
3. 缓冲机制
- fwrite:
- 默认使用缓冲区(行缓冲、全缓冲或无缓冲,取决于流类型)。
- 数据可能先写入用户态缓冲区,等缓冲区满或调用 fflush 后再实际写入文件。
- 适合批量写入,减少系统调用开销。
- write:
- 无用户态缓冲区,直接调用系统 I/O 操作。
- 每次调用都会触发系统调用,适合需要立即写入或对数据写入顺序有严格要求的场景。
- 如果需要缓冲,需程序员手动实现。
4. 使用场景
- fwrite:
- 适用于跨平台的标准C程序,代码可移植性高。
- 常用于文件操作(如写入文本或二进制文件),适合通用文件 I/O。
- 更易于使用,错误处理通过 ferror 或返回值检测。
- write:
- 适用于需要直接操作文件描述符的场景(如管道、套接字、设备文件)。
- 常用于系统编程或对性能和行为有精确控制的需求。
- 仅在支持 POSIX 的系统(如 Linux/Unix)上可用,移植性较差。
5. 错误处理
- fwrite:
- 通过返回值(写入的块数)判断是否成功,结合 ferror 检查错误。
- 错误信息较抽象,通常需要检查 errno 获取具体原因。
- write:
- 返回 -1 表示失败,具体错误存储在 errno 中(如 EIO、EBADF)。
- 提供更底层的错误信息,适合系统级调试。
6. 性能
- fwrite:
- 因使用缓冲区,通常对大量小数据写入更高效,减少系统调用。
- 但缓冲区管理可能引入额外开销,尤其在实时性要求高的场景。
- write:
- 每次调用直接触发系统调用,单次小数据写入开销较高。
- 对于大块数据或无缓冲需求的场景,性能可能更可控。
7. 典型示例
- fwrite 示例:
#include <stdio.h>
int main() {
FILE *fp = fopen("test.txt", "w");
if (fp) {
char data[] = "Hello, fwrite!";
fwrite(data, sizeof(char), strlen(data), fp);
fclose(fp);
}
return 0;
}
- write 示例:
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int main() {
int fd = open("test.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0644);
if (fd >= 0) {
char data[] = "Hello, write!";
write(fd, data, strlen(data));
close(fd);
}
return 0;
}
总结
特性 | fwrite | write |
层次 | 高级(标准C库) | 低级(POSIX 系统调用) |
接口 | FILE* 流 | 文件描述符(int) |
缓冲 | 有用户态缓冲区 | 无用户态缓冲区 |
移植性 | 高(跨平台) | 低(POSIX 系统,如 Linux) |
使用场景 | 通用文件操作 | 系统编程、管道、套接字等 |
性能 | 适合批量小数据写入 | 适合大块数据或实时写入 |
选择建议:
- 如果你需要跨平台、简单易用的文件操作,优先选择 fwrite。
- 如果你需要低级控制、操作非文件描述符(如管道、套接字)或在 POSIX 系统上编程,选择 write。