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涉及对操作系统文件FCB操作的解释

时间:2018-07-31 08:04来源:www.bsqss666.com 作者:巴世球赛 点击:
1. 文件和流的关系 C将每个文件简单地作为顺序字节流(如下图)。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

1. 文件和流的关系

  C将每个文件简单地作为顺序字节流(如下图)。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。

  标准输入、标准输出和标准错误是用文件指针stdin、stdout和stderr来处理的。

2. C语言文件操作的底层实现简介

2.1 FILE结构体

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,如下:

TC2.0中: typedef struct { short level; /* fill/empty level of buffer */ unsigned flags; /* File status flags */ char fd; /* File descriptor */ unsigned char hold; /* Ungetc char if no buffer */ short bsize; /* Buffer size */ unsigned char *buffer; /* Data transfer buffer */ unsigned char *curp; /* Current active pointer */ unsigned istemp; /* Temporary file indicator */ short token; /* Used for validity checking */ } FILE; /* This is the FILE object */ VC6.0中: #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; //指基础位置(即是文件的其始位置)
    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,如果无缓冲区则不读取
    int _bufsiz; //???这个什么意思
    char *_tmpfname; //临时文件名

}; typedef struct _iobuf FILE; #define _FILE_DEFINED #endif

2.2 C语言文件管理的实现

C程序用不同的FILE结构管理每个文件。程序员可以使用文件,但是不需要知道FILE结构的细节。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,如下图:

上面图中的_file实际上是一个描述符,作为进入打开文件表索引的整数。

2.3 操作系统文件管理简介

从2.2中的图可以看出,C语言通过FILE结构可以间接操作文件控制块(FCB)。为了加深对这些的理解,这里科普下操作系统对打开文件的管理。

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,操作系统是这样管理的:

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;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。

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。

(责任编辑:admin)
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