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Linux学习日记6：文件IO与标准IO

news 2025/10/27 10:19:14

一、前言

前面我们学习了CP指令的相关知识以及CP指令的实现，今天我们来学习文件IO与标准IO的区别，这是Linux 文件操作的核心，理解两者差异是高效编程的关键。

二、文件IO

Linux 中文件 IO（系统级 IO）是内核提供的底层接口，直接与内核交互，无中间封装层；文件IO是直接调用内核提供的系统调用函数, 头文件是unistd.h。如下图所示：

上图中的应用代码即程序缓存，就是想从内核读写的缓存（数组），也叫用户缓存，每打开一个文件，内核在内核空间中也会开辟一块缓存，这个叫内核空间的缓存；文件IO中的写即是将用户空间中的缓存写到内核空间的缓存中；文件IO中的读即是将内核空间的缓存写到用户空间中的缓存中，默认无缓存，数据读写需用户手动管理缓存区。像我们之前所学的open、close、write和read函数都是文件IO，都以文件描述符为操作对象，是一个非负整数。如下图所示：

我们用一个简单的小例子来进行讲述：

#include<unistd.h>int main(int argc,char *argv[])
{char readbuf[20]="hello world";write(1,readbuf,12);return 0;
}

如上代码所示，我们将一串字符串通过write函数写出来（文件描述符为1，代表输出），然后通过gcc编译器进行编译，然后运行：

可以看到write函数成功地将字符串打印了出来。

三、标准IO

标准 IO 是 C 标准库（如 glibc）提供的接口，是间接调用系统调用函数，头文件是: stdio.h；底层基于文件 IO 实现，核心作用是封装缓存和简化编程，如下图所示：

标准IO的库函数中也有一个缓存，这个缓存称为----库缓存，库缓存的特点有：1.遇到\n 时，会将库缓存的内容写到内核缓存中，即调用了系统调用函数；2、库缓存写满时，会调用系统调用函数，将库缓存内容写到内核缓存中（写满的条件是1024个字节）。

我们用一个简答的小例子来进行描述：

/#include<unistd.h>
#include<stdio.h>int main(int argc,char *argv[])
{char readbuf[20]="hello world";//write(1,readbuf,12);printf("%s\n",readbuf);while(1);return 0;
}

如上代码所示，我们将文件IO替换成标准IO，并加上一个死循环，然后使用gcc编译器进行编译，然后运行：

可以看到“hello world”被成功地打印了出来。那如果我们将\n给删掉会怎么样？

//#include<unistd.h>
#include<stdio.h>int main(int argc,char *argv[])
{char readbuf[20]="hello world";//write(1,readbuf,12);printf("%s",readbuf);while(1);return 0;
}

再次编译并运行：