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我寻找一种复制文件(二进制或文本)的好方法。我写了几个样本,每个人都工作。但我想听听经验丰富的程序员的意见。

我错过了很好的例子并搜索了一种适用于 C++ 的方法。

ANSI-C-WAY

#include <iostream>
#include <cstdio>    // fopen, fclose, fread, fwrite, BUFSIZ
#include <ctime>
using namespace std;

int main() {
    clock_t start, end;
    start = clock();

    // BUFSIZE default is 8192 bytes
    // BUFSIZE of 1 means one chareter at time
    // good values should fit to blocksize, like 1024 or 4096
    // higher values reduce number of system calls
    // size_t BUFFER_SIZE = 4096;

    char buf[BUFSIZ];
    size_t size;

    FILE* source = fopen("from.ogv", "rb");
    FILE* dest = fopen("to.ogv", "wb");

    // clean and more secure
    // feof(FILE* stream) returns non-zero if the end of file indicator for stream is set

    while (size = fread(buf, 1, BUFSIZ, source)) {
        fwrite(buf, 1, size, dest);
    }

    fclose(source);
    fclose(dest);

    end = clock();

    cout << "CLOCKS_PER_SEC " << CLOCKS_PER_SEC << "\n";
    cout << "CPU-TIME START " << start << "\n";
    cout << "CPU-TIME END " << end << "\n";
    cout << "CPU-TIME END - START " << end - start << "\n";
    cout << "TIME(SEC) " << static_cast<double>(end - start) / CLOCKS_PER_SEC << "\n";

    return 0;
}

POSIX-WAY(K&R 在“C 编程语言”中使用它,更底层)

#include <iostream>
#include <fcntl.h>   // open
#include <unistd.h>  // read, write, close
#include <cstdio>    // BUFSIZ
#include <ctime>
using namespace std;

int main() {
    clock_t start, end;
    start = clock();

    // BUFSIZE defaults to 8192
    // BUFSIZE of 1 means one chareter at time
    // good values should fit to blocksize, like 1024 or 4096
    // higher values reduce number of system calls
    // size_t BUFFER_SIZE = 4096;

    char buf[BUFSIZ];
    size_t size;

    int source = open("from.ogv", O_RDONLY, 0);
    int dest = open("to.ogv", O_WRONLY | O_CREAT /*| O_TRUNC/**/, 0644);

    while ((size = read(source, buf, BUFSIZ)) > 0) {
        write(dest, buf, size);
    }

    close(source);
    close(dest);

    end = clock();

    cout << "CLOCKS_PER_SEC " << CLOCKS_PER_SEC << "\n";
    cout << "CPU-TIME START " << start << "\n";
    cout << "CPU-TIME END " << end << "\n";
    cout << "CPU-TIME END - START " << end - start << "\n";
    cout << "TIME(SEC) " << static_cast<double>(end - start) / CLOCKS_PER_SEC << "\n";

    return 0;
}

KISS-C++-Streambuffer-WAY

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <ctime>
using namespace std;

int main() {
    clock_t start, end;
    start = clock();

    ifstream source("from.ogv", ios::binary);
    ofstream dest("to.ogv", ios::binary);

    dest << source.rdbuf();

    source.close();
    dest.close();

    end = clock();

    cout << "CLOCKS_PER_SEC " << CLOCKS_PER_SEC << "\n";
    cout << "CPU-TIME START " << start << "\n";
    cout << "CPU-TIME END " << end << "\n";
    cout << "CPU-TIME END - START " <<  end - start << "\n";
    cout << "TIME(SEC) " << static_cast<double>(end - start) / CLOCKS_PER_SEC << "\n";

    return 0;
}

复制算法-C++-WAY

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <ctime>
#include <algorithm>
#include <iterator>
using namespace std;

int main() {
    clock_t start, end;
    start = clock();

    ifstream source("from.ogv", ios::binary);
    ofstream dest("to.ogv", ios::binary);

    istreambuf_iterator<char> begin_source(source);
    istreambuf_iterator<char> end_source;
    ostreambuf_iterator<char> begin_dest(dest); 
    copy(begin_source, end_source, begin_dest);

    source.close();
    dest.close();

    end = clock();

    cout << "CLOCKS_PER_SEC " << CLOCKS_PER_SEC << "\n";
    cout << "CPU-TIME START " << start << "\n";
    cout << "CPU-TIME END " << end << "\n";
    cout << "CPU-TIME END - START " <<  end - start << "\n";
    cout << "TIME(SEC) " << static_cast<double>(end - start) / CLOCKS_PER_SEC << "\n";

    return 0;
}

OWN-BUFFER-C++-WAY

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <ctime>
using namespace std;

int main() {
    clock_t start, end;
    start = clock();

    ifstream source("from.ogv", ios::binary);
    ofstream dest("to.ogv", ios::binary);

    // file size
    source.seekg(0, ios::end);
    ifstream::pos_type size = source.tellg();
    source.seekg(0);
    // allocate memory for buffer
    char* buffer = new char[size];

    // copy file    
    source.read(buffer, size);
    dest.write(buffer, size);

    // clean up
    delete[] buffer;
    source.close();
    dest.close();

    end = clock();

    cout << "CLOCKS_PER_SEC " << CLOCKS_PER_SEC << "\n";
    cout << "CPU-TIME START " << start << "\n";
    cout << "CPU-TIME END " << end << "\n";
    cout << "CPU-TIME END - START " <<  end - start << "\n";
    cout << "TIME(SEC) " << static_cast<double>(end - start) / CLOCKS_PER_SEC << "\n";

    return 0;
}

LINUX-WAY // 需要内核 >= 2.6.33

#include <iostream>
#include <sys/sendfile.h>  // sendfile
#include <fcntl.h>         // open
#include <unistd.h>        // close
#include <sys/stat.h>      // fstat
#include <sys/types.h>     // fstat
#include <ctime>
using namespace std;

int main() {
    clock_t start, end;
    start = clock();

    int source = open("from.ogv", O_RDONLY, 0);
    int dest = open("to.ogv", O_WRONLY | O_CREAT /*| O_TRUNC/**/, 0644);

    // struct required, rationale: function stat() exists also
    struct stat stat_source;
    fstat(source, &stat_source);

    sendfile(dest, source, 0, stat_source.st_size);

    close(source);
    close(dest);

    end = clock();

    cout << "CLOCKS_PER_SEC " << CLOCKS_PER_SEC << "\n";
    cout << "CPU-TIME START " << start << "\n";
    cout << "CPU-TIME END " << end << "\n";
    cout << "CPU-TIME END - START " <<  end - start << "\n";
    cout << "TIME(SEC) " << static_cast<double>(end - start) / CLOCKS_PER_SEC << "\n";

    return 0;
}

环境

  • GNU/LINUX (Archlinux)
  • 内核 3.3
  • GLIBC-2.15、LIBSTDC++ 4.7 (GCC-LIBS)、GCC 4.7、Coreutils 8.16
  • 使用 RUNLEVEL 3(多用户、网络、终端、无 GUI)
  • INTEL SSD-Postville 80 GB,最多填充 50%
  • 复制 270 MB OGG-VIDEO-FILE

重现步骤

 1. $ rm from.ogg
 2. $ reboot                           # kernel and filesystem buffers are in regular
 3. $ (time ./program) &>> report.txt  # executes program, redirects output of program and append to file
 4. $ sha256sum *.ogv                  # checksum
 5. $ rm to.ogg                        # remove copy, but no sync, kernel and fileystem buffers are used
 6. $ (time ./program) &>> report.txt  # executes program, redirects output of program and append to file

结果(使用的 CPU 时间)

Program  Description                 UNBUFFERED|BUFFERED
ANSI C   (fread/frwite)                 490,000|260,000  
POSIX    (K&R, read/write)              450,000|230,000  
FSTREAM  (KISS, Streambuffer)           500,000|270,000 
FSTREAM  (Algorithm, copy)              500,000|270,000
FSTREAM  (OWN-BUFFER)                   500,000|340,000  
SENDFILE (native LINUX, sendfile)       410,000|200,000  

文件大小不会改变。
sha256sum 打印相同的结果。
视频文件仍然可以播放。

问题

  • 你更喜欢什么方法?
  • 你知道更好的解决方案吗?
  • 您在我的代码中看到任何错误吗?
  • 您知道避免解决方案的原因吗?

  • FSTREAM (KISS, Streambuffer)
    我真的很喜欢这个,因为它真的很短很简单。据我所知,运算符 << 为 rdbuf() 重载并且不转换任何内容。正确的?

谢谢

更新 1
我以这种方式更改了所有样本中的源,文件描述符的打开和关闭包含在clock()的测量中。它们在源代码中没有其他重大变化。结果没变!我还花时间仔细检查了我的结果。

更新 2
ANSI C 示例更改:while 循环的条件不再调用feof()而是我将fread()移到条件中。看起来,代码现在运行速度快了 10,000 个时钟。

测量改变:以前的结果总是被缓冲,因为我对每个程序重复了几次旧的命令行rm to.ogv && sync && time ./program。现在我为每个程序重新启动系统。无缓冲的结果是新的,并不令人惊讶。无缓冲的结果并没有真正改变。

如果我不删除旧副本,程序的反应会有所不同。使用 POSIX 和 SENDFILE覆盖缓冲的现有文件更快,所有其他程序都更慢。也许选项truncatecreate对此行为有影响。但是用相同的副本覆盖现有文件并不是现实世界的用例。

使用cp执行复制需要 0.44 秒无缓冲和 0.30 秒缓冲。所以cp比 POSIX 样本慢一点。对我来说看起来不错。

也许我还添加了mmap()copy_file()boost::filesystem 的示例和结果。

更新 3
我也把它放在了一个博客页面上,并对其进行了一些扩展。包括splice(),它是来自 Linux 内核的低级函数。也许会有更多的 Java 示例。 http://www.ttyhoney.com/blog/?page_id=69

4

7 回答 7

281

以理智的方式复制文件:

#include <fstream>

int main()
{
    std::ifstream  src("from.ogv", std::ios::binary);
    std::ofstream  dst("to.ogv",   std::ios::binary);

    dst << src.rdbuf();
}

阅读起来非常简单直观,值得额外付费。如果我们经常这样做,最好依靠操作系统对文件系统的调用。我确信boost它的文件系统类中有一个复制文件方法。

有一种与文件系统交互的 C 方法:

#include <copyfile.h>

int
copyfile(const char *from, const char *to, copyfile_state_t state, copyfile_flags_t flags);
于 2012-04-17T16:49:38.940 回答
71

使用 C++17 复制文件的标准方法是包含<filesystem>标题并使用:

bool copy_file( const std::filesystem::path& from,
                const std::filesystem::path& to);

bool copy_file( const std::filesystem::path& from,
                const std::filesystem::path& to,
                std::filesystem::copy_options options);

第一种形式与copy_options::none用作选项的第二种形式等价(另请参见 参考资料copy_file)。

filesystem库最初是作为 ISO C++ 开发的,boost.filesystem并最终从 C++17 合并到 ISO C++。

于 2016-07-27T15:00:09.740 回答
21

太多!

“ANSI C”方式的缓冲区是多余的,因为 aFILE已经被缓冲了。(这个内部缓冲区的大小是BUFSIZ实际定义的。)

“OWN-BUFFER-C++-WAY”在通过时会很慢,它会进行fstream大量虚拟调度,并再次维护内部缓冲区或每个流对象。(“COPY-ALGORITHM-C++-WAY”不受此影响,因为streambuf_iterator该类绕过了流层。)

我更喜欢“COPY-ALGORITHM-C++-WAY”,但不构造,只需在不需要实际格式化时fstream创建裸实例。std::filebuf

对于原始性能,您无法击败 POSIX 文件描述符。它在任何平台上都很丑陋但便携且快速。

Linux 的方式似乎非常快——也许操作系统让函数在 I/O 完成之前返回?无论如何,这对于许多应用程序来说都不够便携。

编辑:啊,“本机 Linux”可能通过将读写与异步 I/O 交错来提高性能。让命令堆积起来可以帮助磁盘驱动程序决定何时最好寻找。您可以尝试 Boost Asio 或 pthreads 进行比较。至于“无法击败 POSIX 文件描述符”……如果您对数据做任何事情,而不仅仅是盲目地复制,那是真的。

于 2012-04-17T16:52:09.113 回答
17

我要特别指出,使用 sendfile() 的 LINUX 方法的一个主要问题是它不能复制超过 2GB 的文件!我在这个问题之后实现了它并且遇到了问题,因为我正在使用它来复制许多 GB 大小的 HDF5 文件。

http://man7.org/linux/man-pages/man2/sendfile.2.html

sendfile() 将最多传输 0x7ffff000 (2,147,479,552) 个字节,返回实际传输的字节数。(在 32 位和 64 位系统上都是如此。)

于 2016-02-29T12:33:40.743 回答
2

Qt 有一个复制文件的方法:

#include <QFile>
QFile::copy("originalFile.example","copiedFile.example");

请注意,要使用它,您必须安装 Qt此处的说明)并将其包含在您的项目中(如果您使用的是 Windows 并且您不是管理员,则可以在此处下载 Qt )。另请参阅此答案

于 2016-10-23T12:43:41.813 回答
2

对于那些喜欢提升的人:

boost::filesystem::path mySourcePath("foo.bar");
boost::filesystem::path myTargetPath("bar.foo");

// Variant 1: Overwrite existing
boost::filesystem::copy_file(mySourcePath, myTargetPath, boost::filesystem::copy_option::overwrite_if_exists);

// Variant 2: Fail if exists
boost::filesystem::copy_file(mySourcePath, myTargetPath, boost::filesystem::copy_option::fail_if_exists);

请注意boost::filesystem::path也可用作Unicode 的wpath。你也可以使用

using namespace boost::filesystem

如果您不喜欢那些长类型名称

于 2018-11-29T15:19:36.647 回答
1

我不太确定复制文件的“好方法”是什么,但假设“好”意味着“快”,我可以稍微扩大一下主题。

当前的操作系统早已被优化以处理磨机文件副本的运行。没有任何聪明的代码可以打败它。您的复制技术的某些变体可能会在某些测试场景中被证明更快,但在其他情况下它们很可能会变得更糟。

通常,该sendfile函数可能会在写入提交之前返回,因此给人的印象是比其他函数更快。我没有读过代码,但肯定是因为它分配了自己的专用缓冲区,用内存换取时间。以及它不适用于大于 2Gb 的文件的原因。

只要您处理少量文件,一切都发生在各种缓冲区内(如果您使用 C++ 运行时iostream,则首先是操作系统内部的,在 的情况下显然是文件大小的额外缓冲区sendfile)。只有在移动了足够多的数据以值得旋转硬盘的麻烦时,才能访问实际的存储介质。

我想你可以在特定情况下稍微提高性能。在我的头顶上:

  • 如果你在同一个磁盘上复制一个大文件,使用比操作系统更大的缓冲区可能会改善一些事情(但我们可能在这里谈论千兆字节)。
  • 如果您想在两个不同的物理目标上复制同一个文件,您可能会比一次打开三个文件更快,而不是copy_file顺序调用两个文件(尽管只要文件适合操作系统缓存,您几乎不会注意到差异)
  • 如果您正在处理 HDD 上的大量小文件,您可能希望分批读取它们以最大限度地减少查找时间(尽管操作系统已经缓存了目录条目以避免疯狂查找,并且小文件可能会显着降低磁盘带宽)。

但所有这些都超出了通用文件复制功能的范围。

因此,在我可以说是经验丰富的程序员看来,C++ 文件复制应该只使用 C++17file_copy专用函数,除非对文件复制发生的上下文有更多了解,并且可以设计一些聪明的策略来超越操作系统。

于 2020-01-08T16:06:08.333 回答