C语言中的fwrite 与 write的区别

在C语言中,fwritewrite 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 EIOEBADF)。
    • 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*

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
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