FILE类型

在C语言中，有三个预定义的文件流：stdin，stdout，stderr，在VC++6的stdio.h中，它们的定义如下：

#define stdin  (&_iob[0])
#define stdout (&_iob[1])
#define stderr (&_iob[2])

分别取自_iob数组下标为0、1、2的元素地址。

_iob的定义是一个FILE类型的数组：

/*
 * FILE descriptors; preset for stdin/out/err (note that the __tmpnum field
 * is not initialized)
 */
FILE _iob[_IOB_ENTRIES] = {
        /* _ptr, _cnt, _base,  _flag, _file, _charbuf, _bufsiz */

        /* stdin (_iob[0]) */

        { _bufin, 0, _bufin, _IOREAD | _IOYOURBUF, 0, 0, _INTERNAL_BUFSIZ },

        /* stdout (_iob[1]) */

        { NULL, 0, NULL, _IOWRT, 1, 0, 0 },

        /* stderr (_iob[3]) */

        { NULL, 0, NULL, _IOWRT, 2, 0, 0 },

};

FILE本质上是结构体_iobuf的类型别名：

struct _iobuf {
        char *_ptr;        // 文件指针
        int   _cnt;      // 缓冲区剩余大小
        char *_base;       // 缓冲区起始位置
        int   _flag;     // 标志/状态
        int   _file;     // 文件唯一标识（_iob数组下标）
        int   _charbuf;
        int   _bufsiz;   // 缓冲区大小
        char *_tmpfname;
        };
typedef struct _iobuf FILE;

结构体_iobuf中的_ptr，_base，_cnt，_bufsiz是与文件缓冲区相关的字段。

在使用fopen函数打开一个文件后，就会从_iob数组中选择一个空闲的元素分配给新的FILE。

源码调试

先准备一段C代码

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[], char *env[])
{
	FILE *fp = NULL;
	fp = fopen("c:/test.txt", "r+");
	if (fp == NULL)
	{
		fp = fopen("c:/test.txt", "w+");
		if (fp == NULL)
		{
			puts("Open file error");
			goto EXIT_PROC;
		}
	}

	fprintf(fp, "hello: %s\n", argv[0]);
	fflush(fp);

EXIT_PROC:
	if (fp != NULL)
	{
		fclose(fp);
		fp = NULL;
	}

	
    return 0;
}

将断点打在fopen处：

逐层步入：

一直到这里调用了系统函数CreateFile：

待fopen返回之后，fp便分配了值，而该值恰好是_iob数组下标为3的元素地址，0、1、2已经被预先占用了，所以新打开的文件从3开始。

在监视窗口中展开fp的内容可见，缓冲区相关的字段都为0，说明文件刚打开时，缓冲区尚未分配。

_flag = 0x80，转换为二进制是10000000，其中一个bit位置1，表示_iob数组中该元素已被占用。

_file = 3，代表文件标识，也是它在_iob数组中的下标。

文件缓冲区只有在文件真正被读写时才会分配，比如执行完fprintf后：

_base = 0x00382a80，代表文件缓冲区的起始地址；

_ptr是文件指针，指示当前写入到缓冲区的哪个位置；

_bufsiz = 0x1000，说明缓冲区大小是4096字节；

_cnt = 0x0fb1，说明缓冲区还剩余4017字节，也就是说刚刚写入了4096-4017=79字节数据；

_flag=0x8a，二进制为10001010，新增了两个置1的bit位。

在内存视图中，跳转到_base指向的内存区域，发现下面有大量0xCDCD填充的字节，很明显这是一块堆内存（可以参考我的另一篇文章：[原创]VC++6调试状态下的堆结构），堆块起始地址在向前偏移32字节处也就是0x00382a60，根据堆块的附加信息可知：blockType = 2也就是_CRT_BLOCK，是C运行时库所使用的类型。

注意，此时仅仅是将数据写入了内存缓冲区，实际磁盘文件中并没有内容：