fread/fwrite 将 size 和 count 作为参数的理由是啥？

Posted 2023-03-15

【中文标题】fread/fwrite 将 size 和 count 作为参数的理由是啥？

【英文标题】：What is the rationale for fread/fwrite taking size and count as arguments?fread/fwrite 将 size 和 count 作为参数的理由是什么？

【发布时间】：2010-09-22 16:46:17

【问题描述】：

我们在这里讨论了为什么 fread() 和 fwrite() 为每个成员取一个大小，然后计算并返回读/写的成员数量，而不是而不仅仅是获取缓冲区和大小。我们能想到的唯一用途是，如果你想读/写一个结构数组，这些结构不能被平台对齐整除，因此已经被填充，但不能那么普遍，以至于不能保证这个选择在设计中。

来自fread(3)：

函数 fread() 读取数据的 nmemb 元素，每个 size 字节长， 从流指向的流中，将它们存储在给定的位置 通过ptr。

函数 fwrite() 写入数据的 nmemb 元素，每个 size 字节 long，指向stream指向的流，从位置获取 由ptr给出。

fread() 和 fwrite() 返回成功读取或写入的项目数 （即，不是字符数）。如果发生错误，或 到达文件末尾，返回值是一个短的项目计数（或零）。

【问题讨论】：

嘿，这是个好问题。我一直想知道

请查看此主题：***.com/questions/8589425/how-does-fread-really-work

【参考方案1】：

fread(buf, 1000, 1, stream) 和 fread(buf, 1, 1000, stream) 的区别在于，在第一种情况下，如果文件更小，您只会得到一个 1000 字节的块或什么都没有，而在第二种情况下，文件中的所有内容都小于和最多 1000 个字节。

【讨论】：

虽然是真的，但这只是故事的一小部分。最好对比读取的内容，例如 int 值数组或结构数组。

如果理由充分，这将是一个很好的答案。

【参考方案2】：

它基于fread 的实现方式。

单一 UNIX 规范说

对于每个对象，大小调用应为 对 fgetc() 函数和 结果按读取顺序存储在 一个无符号字符数组 覆盖对象。

fgetc也有这个说明：

由于 fgetc() 对字节进行操作， 读一个字符 多个字节（或“一个多字节 字符") 可能需要多次调用 到 fgetc()。

当然，这早于 UTF-8 等花哨的可变字节字符编码。

SUS 指出这实际上取自 ISO C 文档。

【参考方案3】：

这纯粹是推测，但是在过去（有些仍然存在），许多文件系统并不是硬盘驱动器上的简单字节流。

许多文件系统都是基于记录的，因此为了以有效的方式满足此类文件系统，您必须指定项目的数量（“记录”），允许 fwrite/fread 将存储作为记录进行操作，而不仅仅是字节流。

【讨论】：

我很高兴有人提出这个问题。我在文件系统规范和 FTP 以及记录/页面和其他阻塞概念方面做了很多工作，尽管没有人再使用规范的这些部分了。

【参考方案4】：

在这里，让我修复这些功能：

size_t fread_buf( void* ptr, size_t size, FILE* stream)

    return fread( ptr, 1, size, stream);



size_t fwrite_buf( void const* ptr, size_t size, FILE* stream)

    return fwrite( ptr, 1, size, stream);

至于fread()/fwrite() 的参数的基本原理，我很久以前丢失了我的K&R 副本，所以我只能猜测。我认为一个可能的答案是 Kernighan 和 Ritchie 可能简单地认为执行二进制 I/O 将最自然地在对象数组上完成。此外，他们可能认为块 I/O 会更快/更容易实现或在某些架构上实现。

尽管 C 标准规定 fread() 和 fwrite() 以 fgetc() 和 fputc() 的形式实现，但请记住，该标准是在 K&R 定义 C 之后很久才存在的，并且在标准可能不是最初设计者的想法。甚至有可能 K&R 的“The C Programming Language”中所说的内容可能与最初设计该语言时不同。

最后，以下是 P.J. Plauger 在“标准 C 库”中对 fread() 的评价：

如果size（第二个）参数大于一，则无法确定 该函数是否还读取了超出其报告内容的 size - 1 额外字符。 通常，您最好将该函数调用为 fread(buf, 1, size * n, stream); 而不是 fread(buf, size, n, stream);

基本上，他是说fread() 的界面坏了。对于fwrite()，他指出，“写入错误通常很少见，所以这不是主要缺点”——我不同意这种说法。

【讨论】：

其实我经常喜欢反其道而行之：fread(buf, size*n, 1, stream); 如果不完整的读取是一种错误情况，安排fread 简单地返回 0 或 1 而不是读取的字节数.然后您可以执行if (!fread(...)) 之类的操作，而不必将结果与请求的字节数进行比较（这需要额外的 C 代码和额外的机器代码）。

@R.. 除了 !fread(...) 之外，请务必检查 size * count != 0。如果 size * count == 0，您在 成功 读取（零字节）时获得零返回值，不会设置 feof() 和 ferror()，并且 errno 将是像 ENOENT 这样荒谬的东西，或者更糟糕的是，像 EAGAIN 这样具有误导性（并且可能严重破坏）的东西 - 非常令人困惑，特别是因为基本上没有文档会向你发出这个问题。

【参考方案5】：

这可能要追溯到文件 I/O 的实现方式。 （过去）分块写入/读取文件然后一次写入所有内容可能会更快。

【讨论】：

并非如此。 fwrite 的 C 规范指出它重复调用 fputc：opengroup.org/onlinepubs/009695399/functions/fwrite.html

【参考方案6】：

对于可以避免读取任何部分记录的实现，具有单独的大小和计数参数可能是有利的。如果要从管道之类的东西中使用单字节读取，即使使用的是固定格式的数据，也必须考虑到一条记录被拆分为两次读取的可能性。如果可以改为请求，例如当有 293 个字节可用时，非阻塞读取最多 40 个记录，每个记录 10 个字节，并让系统返回 290 个字节（29 个完整记录），同时为下一次读取准备 3 个字节，这样会方便得多。

我不知道 fread 的实现在多大程度上可以处理这种语义，但它们肯定可以在承诺支持它们的实现上派上用场。

【讨论】：

@PegasusEpsilon：如果例如一个程序执行fread(buffer, 10000, 2, stdin) 并且用户在键入 18,000 个字节后键入 newline-ctrl-D，如果该函数可以返回前 10,000 个字节而将剩余的 8,000 个字节留待未来较小的读取请求，那就太好了，但是有任何实现那会发生在哪里？这 8000 个字节将存储在哪里等待未来的请求？

刚刚对其进行了测试，结果发现 fread() 并没有以我认为在这方面最方便的方式运行，但是在确定短读取之后将字节填充回读取缓冲区可能是无论如何，比我们对标准库函数的期望要多一点。 fread() 将读取部分记录并将它们推入缓冲区，但返回值将指定已读取了多少 complete 记录，并且不会告诉您任何短消息（这对我来说相当烦人）读取标准输入。

...继续...您能做的最好的可能是在 fread 之前用空值填充您的读取缓冲区，并在 fread() 表示它完成任何非空字节之后检查记录。当您的记录可能包含 null 时对您没有特别的帮助，但是如果您要使用大于 1 的 size，那么...作为记录，您可能还可以将 ioctls 或其他废话应用于流为了让它表现不同，我没有深入研究。

由于不准确，我也删除了我之前的评论。哦，好吧。

@PegasusEpsilon：C 在很多平台上使用，它们适应不同的行为。程序员应该期望在所有实现上使用相同的特性和保证的概念忽略了 C 的最佳特性：它的设计将允许程序员在可用的平台上使用特性和保证。某些类型的流可以轻松支持任意大小的推回，如果有某种方法可以识别以这种方式工作的流，那么让 fread 按照您在此类流上的描述工作将很有用。

【参考方案7】：

我认为这是因为 C 缺乏函数重载。如果有一些，大小将是多余的。但是在 C 中你不能确定数组元素的大小，你必须指定一个。

考虑一下：

int intArray[10];
fwrite(intArray, sizeof(int), 10, fd);

如果 fwrite 接受的字节数，您可以编写以下内容：

int intArray[10];
fwrite(intArray, sizeof(int)*10, fd);

但这只是效率低下。您将有 sizeof(int) 倍的系统调用。

应该考虑的另一点是您通常不希望将数组元素的一部分写入文件。你想要整个整数或什么都没有。 fwrite 返回成功写入的元素数量。那么如果你发现一个元素只写入了 2 个低字节，你会怎么做？

在某些系统上（由于对齐），如果不创建副本和移位，您无法访问整数的一个字节。