fopen、fclose的效率

Question

如果在嵌套的for循环中迭代写入文件，在循环之前打开文件并在循环之后关闭文件，而不是在循环内打开和关闭，效率有什么区别吗？请参阅以下内容：

int main(){
    FILE *file1;
    char filename;
    int i, j, N, M;

    for(i=0; i<N; i++){
        file1=fopen(filename, "a");
        for(j=0; j<M; j++){
            fprintf(file1,"%d %d\n", i, j);
        }
        fclose(file1);
    }
return 1;
}

或

int main(){
    FILE *file1;
    char filename;
    int i, j, N, M;

    file1=fopen(filename, "a");
    for(i=0; i<N; i++){
        for(j=0; j<M; j++){
            fprintf(file1, "%d %d\n", i, j);
        }
    }
    fclose(file1);
    return 1;
}

Answer 1

我做了一个快速基准测试，看看是否存在显着差异。该代码与您的代码略有不同，但仍显示效率差异。另外，我也懒得去考虑缓存等等...

你可以自己看看它是否重要。

测试程序：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


#ifdef TEST1
void test(char *filename, int n) {
    int i;
    FILE *fp;

    for (i=0; i<n; i++) {
        fp = fopen(filename, "a");
        if (fp) {
            fprintf(fp, "%d\n", i);
            fclose(fp);
        }
    }
}
#else
void test(char *filename, int n) {
    int i;
    FILE *fp;

    fp = fopen(filename, "a");
    if (!fp)
        return;

    for (i=0; i<n; i++) {
        fprintf(fp, "%d\n", i);
    }

    fclose(fp);
}
#endif

int main(int argc, char *argv[]) {
    char *filename;
    int n;

    if (argc < 3)
        return -1;

    filename = argv[1];
    n = atoi(argv[2]);

    test(filename, n);

    return 0;
}

编译标志和基准测试命令：

gcc -DTEST1 -Wall -O3 -o test1 test.c
gcc -DTEST2 -Wall -O3 -o test2 test.c

time ./test1 test.bin n; rm test.bin # where n is the number of runs
time ./test2 test.bin n; rm test.bin # where n is the number of runs

机器是 2.2GHz Core i7，运行 OS X 的 8GB RAM。

结果：

   n   |  test1  |  test2
-------+---------+---------
10     | 0.009s  | 0.006s
100    | 0.036s  | 0.006s
1000   | 0.340s  | 0.007s
10000  | 2.535s  | 0.011s
100000 | 24.509s | 0.041s

总之，有区别吗？是的。

有显着差异吗？是的，但仅适用于大量（ish）迭代。

这有关系吗？这取决于。您计划进行多少次迭代？直到大约 1000 次迭代，用户不太可能注意到差异。任何更高的东西，您都会开始看到两个不同实现之间的运行时间存在一些显着差异。

归根结底，如果您无需付出太多努力就能提高效率，为什么还要刻意使用效率较低的算法？

Answer 2

如果您关心性能，您可能不想进行额外的打开和关闭操作。但是，如果您非常关心避免数据丢失，那么您可能想要在每次迭代中打开以进行追加、写入和关闭。例如，如果您要添加一个调试打印模块，您可能不太关心性能，而是保留每一位输出。

例子：

void debug_print(char *debug_string)
{
  struct timespec *now;
  int success = clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &now);
  /* We ignore errors in the file I/O, because if we can't write to the debug file we have no place to report the problem. */
  FILE *f = fopen("debug.text", "a");
  if (success) {
    fwrite(f, "time %d.%9d: %s\n", now.tv_sec, now.tv_nsec, debug_string);
  } else {
    fwrite(f, "time errno=%d: %s\n", errno, debug_string);
  }
  fclose(f);
}

Answer 3

是的，有区别。 fopen() 和 fclose() 映射到 open() 和 close() 系统调用，这需要中断来触发上下文切换以运行内核代码。