标准I/O与文件I/O的区别_标准io和文件io的区别

1.来源

参考博文

1. 文件I/O（低级I/O）是Linux系统调用，通过系统调用来访问文件，返回一个文件描述符，可以直接对文件进行读写。需要进行内核与用户之间的切换。
2. 标准I/O（高级I/O）是c语言的标准库，返回一个指向文件结构的指针，建立缓冲区存储文件的数据，结构中记录着文件的信息，不在内核上操作，不需要频繁切换。

2.移植性

1. 文件I/O是Linux（Unix）的系统调用操作，移植性较差。
2. 标准I/O是c语言标准库，大多数操作系统上都装备了c库，移植性较好。

3作用范围

1. open返回 文件描述符，而文件描述符是Linux系统下一个重要的概念，Linux下一切设备都是以文件的形式操作，如网络套接字、硬件设备。当然包括操作普通正规文件（Regular file）。
2. fopen是用来操作普通正规文件（Regular file）的。

4.文件IO的层次

文件IO属于低级IO，标准IO属于高级IO，简单区分高级低级的标准是：谁离内核更近就是低级。文件IO运行在内核态，标准IO运行在用户态。

5.缓冲参考博文

1. 缓冲文件系统
   缓冲文件系统的特点是：在内存开辟一个“缓冲区”，为程序中的每一个文件使用（每打开一个文件，就会新建一个缓冲区）；当执行读文件的操作时，从磁盘将文件数据先读入内存“缓冲区”，装满后再从内存“缓冲区”一次读出需要的数据。执行写文件先将数据写入内存“缓冲区”，待内存“缓冲区”填满后再写入文件。由此可以看出，内存“缓冲区”的大小，影响着实际操作外存的次数，内存“缓冲区”越大，则操作外存的次数就少，执行速度就快，效率高。 一般来说，文件的“缓冲区”大小随机器而定。
2. 非缓冲文件系统
   缓冲文件系统是借助文件结构指针来对文件进行管理，通过文件指针对来对文件进行访问，既可以写字符、字符串、格式化数据，也可以读写二进制数据。非缓冲文件系统依赖于操作系统，通过操作系统的功能对文件进行读写，是系统的输入输出，它不设为念结构指针，只能读写二进制文件，但效率高、速度快。

实际上不管时文件IO还是标准IO都是先写到内核设立的缓冲区上，满了之后在写入文件（磁盘）。标准IO则多一个缓冲区，等缓冲区满了在写入内核缓冲区，减少 系统调用的次数，增加效率。

如果我们直接用非缓存I/O对内核的缓冲区进行读写，会产生许多管理不善而造成的麻烦（如一次性写入过多，或多次系统调用导致的效率低下）。
标准(带缓存的)I/O为我们解决了这些问题，它处理很多细节，如缓冲区分配，以优化长度执行I/O等，更便于我们使用。

标准I/O对每个I/O流自动进行缓存管理（标准I/O函数通常调用malloc来分配缓存）。它提供了三种类型的缓存：
1) 全缓存。当填满标准I/O缓存后才执行I/O操作。磁盘上的文件通常是全缓存的。
2) 行缓存。当输入输出遇到新行符或缓存满时，才由标准I/O库执行实际I/O操作。stdin、stdout通常是行缓存的。
3) 无缓存。相当于read、write了。stderr通常是无缓存的，因为它必须尽快输出。

通过文件I/O读写文件时，每次操作都会执行相关系统调用。这样处理的好处是直接读写实际文件，坏处是频繁的系统调用会增加系统开销，标准I/O可以看成是在文件I/O的基础上封装了缓冲机制。先读写缓冲区，必要时再访问实际文件，从而减少了系统调用的次数。

文件I/O中用文件描述符表现一个打开的文件，可以访问不同类型的文件如普通文件、设备文件和管道文件等。而标准I/O中用FILE（流）表示一个打开的文件，通常只用来访问普通文件。

系统调用

POSIX：Portable Operating System Interface 可移植操作系统接口
ANSI：American National Standrads Institute 美国国家标准学会

1、系统调用

操作系统负责管理和分配所有的计算机资源。为了更好地服务于应用程序，操作系统提供了一组特殊接口——系统调用。通过这组接口用户程序可以使用操作系统内核提供的各种功能。例如分配内存、创建进程、实现进程之间的通信等。

为什么不允许程序直接访问计算机资源？答案是不安全。单片机开发中，由于不需要操作系统，所以开发人员可以编写代码直接访问硬件。而在32位嵌入式系统中通常都要运行操作系统，所以开发人员可以编写代码直接访问硬件。而在32位嵌入式系统中通常都要运行操作系统，程序访问资源的方式都发生了改变。操作系统基本上都支持多任务，即同时可以运行多个程序。如果允许程序直接访问系统资源，肯定会带来很多问题。因此，所有软硬件资源的管理和分配都有操作系统负责。程序要获取资源（如分配内存，读写串口）必须由操作系统来完成，即用户程序向操作系统发出服务请求，操作系统收到请求后执行相关的代码来处理。

用户程序向操作系统提出请求的接口就是系统调用。所有的操作系统都会提供系统调用接口，只不过不同的操作系统提供的系统调用接口各不相同。Linux 系统调用接口非常精简，它继承了Unix 系统调用中最基本的和最有用的部分。这些系统调用按照功能大致可分为进程控制、进程间通信、文件系统控制、存储管理、网络管理、套接字控制、用户管理等几类。

2、库函数

库函数可以说是对系统调用的一种封装，因为系统调用是面对的是操作系统，系统包括Linux、Windows等，如果直接系统调用，会 影响程序的移植性 ，所以这里使用了库函数，比如说C库，这样只要系统中安装了C库，就都可以使用这些函数，比如printf() scanf()等，C库相当于对系统函数进行了翻译，使我们的APP可以调用这些函数

3、用户编程接口API

前面提到利用系统调用接口程序可以访问各种资源，但在实际开发中程序并不直接使用系统调用接口，而是使用用户编程接口（API） 。为什么不直接使用系统调用接口呢？

原因如下：

1）系统调用接口功能非常简单，无法满足程序的需求。

2）不同操作系统的系统调用接口不兼容，程序移植时工作量大。

用户编程接口通俗的解释就是各种库（最重要的就是C库）中的函数。为了提高开发效率，C库中实现了很多函数。这些函数实现了常用的功能，供程序员调用。这样一来，程序员不需要自己编写这些代码，直接调用库函数就可以实现基本功能，提高了代码的复用率 。使用用户编程接口还有一个好处：程序具有良好的可移植性 。几乎所有的操作系统上都实现了C库，所以程序通常只需要重新编译一下就可以在其他操作系统下运行。

用户编程接口（API）在实现时，通常都要依赖系统调用接口。例如，创建进程的API函数fork()对应于内核空间的sys_fork()系统调用。很多API函数西亚我哦通过多个系统调用来完成其功能。还有一些API函数不要调用任何系统调用。

在Linux 中用户编程接口（API）遵循了在Unix中最流行的应用编程界面标准——POSIX标准。POSIX标准是由IEEE和ISO/IEC共同开发的标准系统。该标准基于当时想用的Unix 实践和经验，描述了操作系统的系统调用编程接口（实际上就是API），用于保证应用程序可以在源代码一级商多种操作系统上运行。这些系统调用编程接口主要是通过C库（libc )实现的。