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C语言fwrite函数优化数据存储性能

创作时间:

作者:

@小白创作中心

C语言fwrite函数优化数据存储性能

引用

CSDN

等

来源

https://blog.csdn.net/m0_48475532/article/details/125105746

https://blog.csdn.net/weixin_69283129/article/details/131375777

https://blog.csdn.net/ljlstart/article/details/49535005

https://blog.csdn.net/XindaBlack/article/details/134150570

https://blog.csdn.net/weixin_42312133/article/details/117205509

https://blog.csdn.net/weixin_51233575/article/details/123688680

https://blog.csdn.net/weixin_61857742/article/details/127424052

https://www.zhihu.com/question/546404062

https://wenku.csdn.net/column/45h2sb2cym

10.

https://my.oschina.net/emacs_8812899/blog/17322986

11.

https://my.oschina.net/emacs_8540178/blog/16614795

在C语言开发中，fwrite函数是进行文件写入操作的重要工具。然而，在追求高性能的场景下，如何优化fwrite的使用，以提升数据存储效率，是一个值得深入探讨的话题。本文将从fwrite的性能特性、优化技巧以及实际应用场景等多个维度，为您详细解析如何利用fwrite实现高效的数据存储。

fwrite的性能优势

fwrite函数之所以能够提供比write系统调用更高的性能，关键在于其采用了缓冲区策略。这种策略通过减少磁盘I/O操作次数，显著提升了数据写入效率。

在传统的write系统调用中，每次写入操作都会直接与磁盘交互，这导致了频繁的用户态与内核态切换，带来了较大的性能开销。而fwrite则采用了不同的策略：它首先将数据写入应用进程的缓冲区，只有当缓冲区满或显式调用fflush时，才会将数据一次性写入内核缓冲区。这种设计有效地减少了系统调用的次数，从而提升了整体性能。

fwrite与write的性能对比

为了更直观地理解fwrite的性能优势，我们可以通过一组测试数据来对比fwrite和write在不同场景下的表现。

从上图可以看出：

当单次写入字节数较小时（<1K），fwrite的性能显著优于write
随着写入字节数的增加，两者性能逐渐接近
在处理大量数据时，fwrite通过缓冲区优化，仍然保持一定的性能优势

fwrite的优化技巧

要充分发挥fwrite的性能优势，合理的使用策略至关重要。以下是一些实用的优化建议：

合理设置缓冲区大小

缓冲区大小的选择对fwrite的性能有直接影响。过小的缓冲区会导致频繁的磁盘I/O操作，而过大的缓冲区则可能占用过多内存资源。通常，建议将缓冲区大小设置为磁盘块大小的整数倍，常见的选择是4KB、8KB或16KB。

适时使用fflush

虽然fwrite通过缓冲区策略提升了性能，但在某些场景下，及时将数据写入磁盘是非常必要的。例如，在处理关键数据时，为了避免数据丢失，可以在适当的时候调用fflush函数，强制刷新缓冲区内容到磁盘。

批量写入策略

在处理大量数据时，采用批量写入策略可以进一步提升性能。通过将数据分批次写入缓冲区，可以减少系统调用的次数，从而提高整体效率。

实际应用场景

在实际开发中，fwrite的性能优势在处理高速数据流时尤为明显。例如，在网络数据采集场景中，数据往往以较高的速率持续流入，如何高效地将这些数据存储到文件中，成为了一个关键问题。

以下是一个使用fwrite处理网络数据流的示例代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>

#define BUFFER_SIZE 4096

int main() {
    int sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr;
    char buffer[BUFFER_SIZE];
    FILE *fp;

    // 创建socket
    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("Socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_port = htons(8080);
    servaddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");

    // 连接服务器
    if (connect(sockfd, (struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
        perror("Connection failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 打开文件
    fp = fopen("output.dat", "wb");
    if (fp == NULL) {
        perror("File open failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    while (1) {
        ssize_t bytesRead = read(sockfd, buffer, BUFFER_SIZE);
        if (bytesRead <= 0) {
            break;
        }
        fwrite(buffer, 1, bytesRead, fp);
    }

    fclose(fp);
    close(sockfd);
    return 0;
}

在这个示例中，我们通过socket接收网络数据，并使用fwrite将其写入文件。通过合理设置缓冲区大小（BUFFER_SIZE），并采用批量写入策略，可以显著提升数据存储效率。