open和fopen的区别以及两者打开文件后操作的区别

大家好，欢迎来到IT知识分享网。

概念

open

属于不带缓存的文件IO操作，是通过调用非标准库（libc库）函数来间接调用系统调用实现的IO操作。这种操作方式，可以高效完成文件输入输出，它以文件标识符作为文件唯一性的判断依据。但由于这种操作不是ANSI C标准的，与系统有关，所以移植起来会有问题。当然，频繁操作的话开销也是个问题。

fopen

带缓存的IO操作是在不带缓存的基础上封装了一层，维护了一个输入输出缓冲区，使之能跨OS，成为ANSI C标准，成为标准IO库。由于缓冲区的存在，使得不用频繁地调用系统调用，可以减小系统开销，但是响应速度也会受到影响。

两者比较

不带缓存的方式会频繁地进行用户态和内核态的切换，高效但是需要程序员自己维护；带缓存的方式因为有了缓冲区，不是非常高效，但是易于维护。

表现为，如果顺序访问文件，fopen系列的函数要比直接调用open系列快；如果随机访问文件，open要比fopen快。且由于设备文件不可以当成流式文件来用，只能用open。所以，一般用fopen打开普通文件，用open打开设备文件。

操作

Linux里面有一个struct file结构体，定义在include/Linux/fs.h，文件结构体对应一个打开了的文件，每一个打开的文件在内核空间里面都对应了一个文件结构体。它由内核在打开文件时创建，并传递给在文件上进行操作的任何函数。在文件的所有实例都关闭后，内核释放这个数据结构。在内核创建和驱动源码中，struct file的指针通常被命名为file或filp。

struct file { 　　union { 　　 struct list_head fu_list; //文件对象链表指针linux/include/linux/list.h 　　 struct rcu_head fu_rcuhead; //RCU(Read-Copy Update)是Linux 2.6内核中新的锁机制 　　 } f_u; 　　struct path f_path; //包含dentry和mnt两个成员，用于确定文件路径 　　#define f_dentry f_path.dentry //f_path的成员之一，当前文件的dentry结构 　　#define f_vfsmnt f_path.mnt //表示当前文件所在文件系统的挂载根目录 　　const struct file_operations *f_op; //与该文件相关联的操作函数 　　atomic_t f_count; //文件的引用计数(有多少进程打开该文件) 　　unsigned int f_flags; //对应于open时指定的flag 　　mode_t f_mode; //读写模式：open的mod_t mode参数 loff_t f_pos;//当前文件指针位置 　　off_t f_pos; //该文件在当前进程中的文件偏移量 　　struct fown_struct f_owner; //该结构的作用是通过信号进行I/O时间通知的数据。 　　unsigned int f_uid, f_gid;// 文件所有者id，所有者组id 　　struct file_ra_state f_ra; //在linux/include/linux/fs.h中定义，文件预读相关 　　unsigned long f_version;//记录文件的版本号，每次使用之后递增 　　#ifdef CONFIG_SECURITY 　　 void *f_security; 　　#endif 　　/* needed for tty driver, and maybe others */ 　　void *private_data;//使用这个成员来指向分配的数据 　　#ifdef CONFIG_EPOLL 　　/* Used by fs/eventpoll.c to link all the hooks to this file */ 　　 struct list_head f_ep_links; 　　 spinlock_t f_ep_lock; 　　#endif /* #ifdef CONFIG_EPOLL */ 　　struct address_space *f_mapping; 　　}; 

每个进程在PCB（进程控制块）中都维护着一张文件描述符表，文件描述表中每个表项都有一个指向已打开文件（上面提到的file结构体）的指针。

关于返回值。open返回的是一个描述符，这个描述符对应的就是PCB中文件描述符表里面的描述符，操作这个值即可操作对应文件。fopen返回的是一个FILE类型的指针（与上面的file结构体不一样），这个类型的结构体包含了缓冲区的部分，以及描述符，所以也很好理解fopen是在open的基础上封装了一层缓冲区。

#ifndef _FILE_DEFINED struct _iobuf { char *_ptr; //文件输入的下一个位置 int _cnt; //当前缓冲区的相对位置 char *_base; //指基础位置（即是文件的其始位置） int _flag; //文件标志 int _file; //文件的有效性验证（文件描述符） int _charbuf; //检查缓冲区状况,如果无缓冲区则不读取 int _bufsiz; //缓冲区大小 char *_tmpfname; //临时文件名 }; typedef struct _iobuf FILE;