Unix环境高级编程 读书笔记 第五章 标准IO库

FILE结构

C语言将每个文件简单地作为顺序字节流。每个文件用文件结束符结束，或者在特定字节数的地方结束，这个特定的字节数可以存储在系统维护的管理数据结构中。当打开文件时，就建立了和文件的关系。

在开始执行程序的时候，将自动打开3个文件和相关的流：标准输入流、标准输出流和标准错误。流提供了文件和程序的通信通道。例如，标准输入流使得程序可以从键盘读取数据，而标准输出流使得程序可以在屏幕上输出数据。

打开一个文件将返回指向FILE结构(在stdio.h中定义)的指针，它包含用于处理文件的信息，也就是说，这个结构包含文件描述符。文件描述符是操作系统数组(打开文件列表的索引)。每个数组元素包含一个文件控制块(FCB, File Control Block)，操作系统用它来管理特定的文件。

C语言的stdio.h头文件中，定义了用于文件操作的结构体FILE。这样，我们通过fopen返回一个文件指针(指向FILE结构体的指针)来进行文件操作。可以在stdio.h(位于visual studio安装目录下的include文件夹下)头文件中查看FILE结构体的定义。

#ifndef _FILE_DEFINED
struct _iobuf {
        char *_ptr;  //文件输入的下一个位置
        int   _cnt;   //当前缓冲区的相对位置
        char *_base;  //文件的起始位置
        int   _flag;  //文件标志
        int   _file;  //文件的有效性验证
        int   _charbuf;//检查缓冲区状况，若无缓冲区则不读取
        int   _bufsiz; //文件的大小
        char *_tmpfname;//临时文件名
        };
typedef struct _iobuf FILE;
#define _FILE_DEFINED
#endif  /* _FILE_DEFINED */

实际上，FILE结构是间接地操作系统的文件控制块(FCB)来实现对文件的操作的。具体的应用程序不需要知道FILE结构的细节。

文件是存放在物理磁盘上的，包括文件控制块(FCB)和数据块。文件控制块通常包括文件权限、日期（创建、读取、修改）、拥有者、文件大小、数据块信息。数据块用来存储实际的内容。

对于打开的文件，系统维护了两张表，一张是系统级打开文件表，一张是进程级打开文件表（每个进程有一个）。

系统级打开文件表复制了文件控制块的信息等，系统级文件表每一项都保存一个计数器，即该文件打开的次数。我们初次打开一个文件时，系统首先查看该文件是否已在系统级文件表中，如果不在，则创建该项信息，否则，计数器加1。当我们关闭一个文件时，相应的计数也会减1，当减到0时，系统将系统级文件表中的项删除。

进程级打开文件表保存了指向系统级文件表的指针及其他信息，进程打开一个文件时，会在进程级文件表中添加一项。每项的信息包括当前文件偏移量（读写文件的位置）、存取权限、和一个指向系统级文件表中对应文件项的指针。系统级文件表中的每一项通过==文件描述符（一个非负整数）==来标识。