我們都知道，C語言在UNIX/Linux系統下有一套系統調用（系統函數），比如文件操作open()、close()、write()、read()等，而標準C語言的庫函數中也有一套對文件的操作函數fopen()、fclose()、fwrite()、fread()等.。那麽同樣是對文件的操作函數，標C與UC有什麽區別呢？是標C效率高還是UC效率高呢？今天就讓我們來一探究竟。

程序作用：將0~999999這1000000個整型數據寫入文件。

1、標準C實現大量數據寫入文件：

/*文件名test1.c*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

#define MAX 1000000

int main (void)
{
    FILE * fp = fopen("test1.txt","w");
    if(fp == NULL){
        perror("fopen test1.txt");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    int i;
    for(i = 0; i < MAX; i++){
        fwrite(&i, sizeof(int), 1, fp);/*我們采用fwrite一個一個寫入文件*/
    }

    fclose(fp);
    return 0;
}
/*gcc -o test1 test1.c編譯*/
 

寫入文件的效率測試結果：

2、Linux系統函數實現大量數據寫入文件：

/*文件名test2.c*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>

#define MAX 1000000

int main (void)
{
    int fd = open("test2.txt",O_RDWR|O_TRUNC|O_CREAT,0666);
    /*O_RDWR可讀可寫，O_CREAT沒有則新建，O_TRUNC覆蓋寫入（原有內容小清空），O_APPEND追加寫入（原有內容不清空）*/
    if(fd == -1){
        perror("open test2.txt");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    int i;
    for(i = 0; i < MAX; i++){
        write(fd, &i, sizeof(int));
    }
    close(fd);
    return 0;
}
/*gcc -o test2 test2.c編譯*/
 

寫入效率測試結果：

我們發現系統函數的使用並沒有使程序運行速率（寫入速率）變快而是變慢了幾十倍，而且在測試中，我們可以看見增加的時間基本都是在sys（系統層面）中增加的。這是因為，系統函數在用戶層沒有緩沖區，在內核層有緩沖區，但是緩沖區很小，所以大量數據在寫入文件時，頻繁刷新緩沖區降低了寫入速率。所以系統函數（如write）需要加自定義緩沖區以提高速率，而標準C函數（如fwrite）不用自己設置緩沖區，如果系統函數用自定義緩沖區其效率比標C要好，不定義緩沖區則效率很低，但是緩沖區大小要合適，否則物極必反（即使有緩沖區，從緩沖區向文件中寫也是一個一個寫入的）。

3、Linux系統函數實現大量數據寫入文件修改：

/*文件名test3.c*/
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<fcntl.h>

#define MAX 1000000
#define BUF_SIZE 500
/*緩沖區大小，合適為宜，多少為合適需要自己測試，但是不同大小的緩沖區影響肯定是不同的*/
int main (void)
{
    int fd = open("test3.txt",O_RDWR|O_TRUNC|O_CREAT,0666);
    if(fd == -1){
        perror("open test3.txt");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    int i;
    int buffer[BUF_SIZE] = {0};
    for(i = 0; i < MAX; i++){
        buffer[i%BUF_SIZE] = i;
        if(i%BUF_SIZE == BUF_SIZE-1)
            write(fd, buffer, sizeof(buffer));/*當緩沖區寫滿時向文件中寫一次（刷新一次緩沖區）*/
    }

    close(fd);
    return 0;
}
/*gcc -o test3 test3.c編譯*/

寫入效率測試結果：

加入自定義緩沖區後的測試發現，其效率比不加自定緩沖區要快100多倍，比標C寫入速率也要快好幾倍。如果緩沖區大小合適，其效率會提升更大。那麽當我們將BUF_SZIE改為更大的值（BUF_SZIE=50000），重新編譯之後，測試結果如下：

該效率由提高了，所以選擇一個合適的緩沖區尤為重要。

標準c庫函數與Linux下系統函數庫 區別 （即帶不帶緩沖區的學習）