fwrite fwritematlab

Linux下的文件操作，有人喜欢用C库的文件流操作，有人喜欢用Linux的原生系统调用。一般来说，C库的文件操作会更高效，因为C库自己做文件缓存。今天主要学习fwrite和多线程下的写。每个线程写入相同的FILE*或fd，以查看结果是否是预期的行为。

第一种情况:fwrite使用C库，其线程实现如下:

在第二种情况下，系统调用write，线程实现如下:

让我们来看看主线程的实现:

其中循环被定义为1000000。也就是说，线程1到3写& # 34；aaaaaa \ n & # 34、“bbbbbb\n”和& # 34；cccccc \ n & # 34每个一百万次。如果写文件的操作是线程安全的，那么最终的文件行数应该是300万，每行只能& # 34；aaaaaa & # 34，“bbbbbb”，还有& # 34；cccccc & # 34一种。

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接下来，看看测试结果:

1.定义宏USE_CLIB，即使用C库的fwrite，结果如下:

2.注释掉红色的USE_CLIB，也就是直接用系统调用write，结果如下:

从上面的测试结果来看，无论是C库的fwrite还是系统调用的write都可以保证输出不会混合——也就是多线程的输出不会混合，但是在使用系统调用的write时，最终的文件行数出乎意料，远远小于300万行的总数。这也证明了写系统调用不是线程安全的。在多线程下，它们的输出会互相覆盖。C库的fwrite是一个线程安全的函数。

为什么结果会这样？让我们先来看看fwrite的实现:

在fwrite内部，它使用锁来确保操作的序列化，从而实现线程安全。

write的实现如下图所示:

使用file_pos_read在写入前获取偏移量。如果在多核多线程的情况下，两个内核可能同时陷入内核状态，同时获得文件的当前偏移量，那么两个值必须相等。因此两个线程将数据写入相同的偏移量。最后，文件的实际大小不是预期的大小。

最后得出的结论是:
C库的fwrite是一个线程安全的函数，系统调用write用一个额外的标志位O_APPEND进行额外的写入，以保证偏移量不重叠，实现预期的并发写入——你可以通过修改下面的测试代码，在自己的环境中进行测试。

#include <stdlib.h>#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <pthread.h>#include <string.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>//#define USE_CLIB#define TEST_FILE"./tmp.txt"#define LOOPS(1000000)#ifdef USE_CLIBstruct thr_data {FILE *fp;const char *data;};static void * write_data(void *data){struct thr_data *d;size_t len;int i;d = data;len = strlen(d->data);for (i = 0; i < LOOPS; ++i) {fwrite(d->data, len, 1, d->fp);}return NULL;}#elsestruct thr_data {int fd;const char *data;};static void *write_data(void *data){struct thr_data *d;int i;size_t len;d = data;len = strlen(d->data);for (i = 0; i < LOOPS; ++i) {write(d->fd, d->data, len); }return NULL;}#endifint main(void){pthread_t t1, t2, t3;struct thr_data d1, d2, d3;#ifdef USE_CLIBFILE *fp = fopen(TEST_FILE, "w");d1.fp = d2.fp = d3.fp = fp;#else//int fd = open(TEST_FILE, O_WRONLY|O_TRUNC);int fd = open(TEST_FILE, O_WRONLY|O_TRUNC|O_APPEND);d1.fd = d2.fd = d3.fd = fd;#endifd1.data = "aaaaaa\n";d2.data = "bbbbbb\n";d3.data = "cccccc\n";pthread_create(&t1, NULL, write_data, &d1);pthread_create(&t2, NULL, write_data, &d2);pthread_create(&t3, NULL, write_data, &d3);pthread_join(t1, NULL);pthread_join(t2, NULL);pthread_join(t3, NULL);#ifdef USE_CLIBfclose(fp);#elseclose(fd);#endifreturn 0;}