Dutor

　　本文通过一个文件拷贝程序的三个不同实现，来说明标准库fread/fwrite、系统调用read/write在缓冲机制上的不同。系统调用没有缓冲(这里不考虑内核缓冲)，拿write来说，它的原型int write(int fd, char *buf, size)。write将buf处的size个字节立即写入文件描述符fd指名的文件，而不经过任何缓冲。而C标准库中的f系列函数(fwrite/fread/fgetc/fputc)在FILE结构中内部维护了一个缓冲区(大小是多少？)，通常情况下只有当这个缓冲区被写满时才会调用write将其真正地写入文件，fflush(FILE* stream)会强制将缓冲区内容写出。
　　
　　首先是一个使用系统调用，逐字节的将文件51.tar.gz(113M)拷贝到51.tar.gz.bak：

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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
int
main (int argc, char **argv)
{
    const int N = 1;
    //~const int N = 4096;
    char buf[N];
    int fdin = open("51.tar.gz", O_RDONLY);
    int fdout = open("51.tar.gz.bak", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, S_IRWXU);
    if (fdout == -1 || fdin == -1)
    {
        fprintf(stderr, "open failure\n");
        exit(1);
    }
    int count;
    while (count = read(fdin, buf, sizeof(buf)))
    {
        write(fdout, buf, count);
    }
    close(fdout);
    close(fdin);
    return 0;
}

所用时间：

real    16m26.801s
user    0m28.686s
sys     15m50.243s

第二个程序(改变const int N的大小)，还是利用系统调用，但却是4K为单位拷贝，用时

real    0m0.470s
user    0m0.012s
sys     0m0.460s

第三个程序，使用fgetc/fputc来逐字节拷贝：

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int
main (int argc, char **argv)
{
    int c; //~ fgetc()返回int
    FILE* fdin = fopen("51.tar.gz", "r");
    FILE* fdout = fopen("51.tar.gz.bak", "w");
    if (!fdout || !fdin)
    {
        fprintf(stderr, "open failure\n");
        exit(1);
    }
    while ((c = fgetc(fdin)) != EOF)
    {
        fputc(c, fdout);
    }
    fclose(fdout);
    fclose(fdin);
    return 0;
}

用时

real    0m4.602s
user    0m4.192s
sys     0m0.408s

简要的分析

　　第一个程序用时十多分钟！我们知道系统调用要陷入内核，比较耗时，113M的文件大约需要1亿次调用read和write，反复频繁地陷入内核，当然会非常慢。
　　第二个程序拷贝文件用了不到半秒钟，它一次从源文件中读取4K，然后再一次写入目标文件，系统调用次数不到3万次，大大缩减了陷入内核过程所占用的时间，拷贝过程就快了很多。
　　再说第三个程序，由于标准库为进程维护着一个自己缓冲区，除非显式刷新，否则只有当缓冲区被写满时才会调用write将缓冲数据写出，因此系统调用的次数也很少。为什么比第二个程序慢呢？一来，标准的缓冲区可能不是4K，更重要的是fgetc/fputc是一个函数，会被调用上亿次，虽说在用户空间执行，但毕竟是函数调用，还是会占用相当一部分的时间。
　　如果有兴趣，你可以用fread/fwrite来重写这个拷贝程序，相比第三个程序，性能肯定还会有不小的提升。

小疑问

　　fgetc的原型：int fgetc(FILE* stream). 上面第三个程序中，如果把int c换成char c就会出问题，文件被拷贝128字节就over了～～～这是咋回事？
　　仔细分析一下，

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    while ((c = fgetc(fdin)) != EOF)
    {
        fputc(c, fdout);
    }

fgetc()返回的是int，付给char c时会转换为char(singed or unsigned? )，就会有数据截断，又由于EOF会被多数编译器定义为int型的-1，因此char c在与int EOF比较时会被提升为int。在这两次转换过程中，fgetc原本的返回值就有可能被篡改。也就有可能出现非EOF被解释为EOF的情况：

可以看出，在signed char的情况下，转型后的非EOF有可能会被错当作EOF。
　　此外，还有，int getc(FILE*)/int getchar(), int fputc(int, FILE*)/int putc(FILE*)/int putchar(int)等，用时谨慎。