C語言FILE結(jié)構(gòu)體以及緩沖區(qū)深入探討

在C語言中，用一個指針變量指向一個文件，這個指針稱為文件指針。通過文件指針就可對它所指的文件進行各種操作。

定義文件指針的一般形式為：

FILE??*fp;

這里的FILE，實際上是在stdio.h中定義的一個結(jié)構(gòu)體，該結(jié)構(gòu)體中含有文件名、文件狀態(tài)和文件當前位置等信息，fopen 返回的就是FILE類型的指針。

注意：FILE是文件緩沖區(qū)的結(jié)構(gòu)，fp也是指向文件緩沖區(qū)的指針。

不同編譯器 stdio.h 頭文件中對 FILE 的定義略有差異，這里以標準C舉例說明：

typedef struct _iobuf { ? ?int cnt; ?// 剩余的字符，如果是輸入緩沖區(qū)，那么就表示緩沖區(qū)中還有多少個字符未被讀取 ? ?char *ptr; ?// 下一個要被讀取的字符的地址 ? ?char *base; ?// 緩沖區(qū)基地址 ? ?int flag; ?// 讀寫狀態(tài)標志位 ? ?int fd; ?// 文件描述符 ? ?// 其他成員} FILE; 下面說一下如果控制緩沖區(qū)。

我們知道，當我們從鍵盤輸入數(shù)據(jù)的時候，數(shù)據(jù)并不是直接被我們得到，而是放在了緩沖區(qū)中，然后我們從緩沖區(qū)中得到我們想要的數(shù)據(jù) 。如果我們通過setbuf()或setvbuf()函數(shù)將緩沖區(qū)設(shè)置10個字節(jié)的大小，而我們從鍵盤輸入了20個字節(jié)大小的數(shù)據(jù)，這樣我們輸入的前10個數(shù)據(jù)會放在緩沖區(qū)中，因為我們設(shè)置的緩沖區(qū)的大小只能夠裝下10個字節(jié)大小的數(shù)據(jù)，裝不下20個字節(jié)大小的數(shù)據(jù)。那么剩下的那10個字節(jié)大小的數(shù)據(jù)怎么辦呢？暫時放在了輸入流中。請看下圖：
上面的箭頭表示的區(qū)域就相當是一個輸入流，紅色的地方相當于一個開關(guān)，這個開關(guān)可以控制往深綠色區(qū)域（標注的是緩沖區(qū)）里放進去的數(shù)據(jù)，輸入20個字節(jié)的數(shù)據(jù)只往緩沖區(qū)中放進去了10個字節(jié)，剩下的10個字節(jié)的數(shù)據(jù)就被停留在了輸入流里！等待下去往緩沖區(qū)中放入！接下來系統(tǒng)是如何來控制這個緩沖區(qū)呢？

再說一下 FILE 結(jié)構(gòu)體中幾個相關(guān)成員的含義：
? ? cnt ?// 剩余的字符，如果是輸入緩沖區(qū)，那么就表示緩沖區(qū)中還有多少個字符未被讀取
? ? ptr ?// 下一個要被讀取的字符的地址
? ? base ?// 緩沖區(qū)基地址

在上面我們向緩沖區(qū)中放入了10個字節(jié)大小的數(shù)據(jù)，F(xiàn)ILE結(jié)構(gòu)體中的 cnt 變?yōu)榱?0 ，說明此時緩沖區(qū)中有10個字節(jié)大小的數(shù)據(jù)可以讀，同時我們假設(shè)緩沖區(qū)的基地址也就是 base 是0x00428e60 ，它是不變的 ，而此時 ptr 的值也為0x00428e60 ，表示從0x00428e60這個位置開始讀取數(shù)據(jù)，當我們從緩沖區(qū)中讀取5個數(shù)據(jù)的時候，cnt 變?yōu)榱? ，表示緩沖區(qū)還有5個數(shù)據(jù)可以讀，ptr 則變?yōu)榱?x0042e865表示下次應(yīng)該從這個位置開始讀取緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù) ，如果接下來我們再讀取5個數(shù)據(jù)的時候，cnt 則變?yōu)榱? ，表示緩沖區(qū)中已經(jīng)沒有任何數(shù)據(jù)了，ptr 變?yōu)榱?x0042869表示下次應(yīng)該從這個位置開始從緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)，但是此時緩沖區(qū)中已經(jīng)沒有任何數(shù)據(jù)了，所以要將輸入流中的剩下的那10個數(shù)據(jù)放進來，這樣緩沖區(qū)中又有了10個數(shù)據(jù)，此時 cnt 變?yōu)榱?0 ，注意了剛才我們講到 ptr 的值是0x00428e69 ，而當緩沖區(qū)中重新放進來數(shù)據(jù)的時候這個 ptr 的值變?yōu)榱?x00428e60 ，這是因為當緩沖區(qū)中沒有任何數(shù)據(jù)的時候要將 ptr 這個值進行一下刷新，使其指向緩沖區(qū)的基地址也就是0x0042e860這個值！因為下次要從這個位置開始讀取數(shù)據(jù)！

在這里有點需要說明：當我們從鍵盤輸入字符串的時候需要敲一下回車鍵才能夠?qū)⑦@個字符串送入到緩沖區(qū)中，那么敲入的這個回車鍵(r)會被轉(zhuǎn)換為一個換行符n，這個換行符n也會被存儲在緩沖區(qū)中并且被當成一個字符來計算！比如我們在鍵盤上敲下了123456這個字符串，然后敲一下回車鍵（r）將這個字符串送入了緩沖區(qū)中，那么此時緩沖區(qū)中的字節(jié)個數(shù)是7 ，而不是6。

緩沖區(qū)的刷新就是將指針 ptr 變?yōu)榫彌_區(qū)的基地址 ，同時 cnt 的值變?yōu)? ，因為緩沖區(qū)刷新后里面是沒有數(shù)據(jù)的！