文件IO学习笔记第二章：打开文件

      大家好，我是小智！

fopen函数

      想要对文件进行读写访问的前提是必须先打开文件，标准IO中提供了一个函数叫做fopen()，用户只需要包含标准输入输出头文件 #include <stdio.h> 即可调用。

      fopen函数是有返回值的，如果文件打开成功，则返回值返回指向该文件的文件流指针，如果文件打开失败，则返回值为NULL。

思考

问题一

• fopen函数的返回值是一个指向被打开文件的FILE类型的指针，请问FILE类型是什么？

      回答：FILE类型其实是一个结构体数据类型，它包含了标准 I/O 库函数为管理文件所需要的所有信息，比如包括用于实际I/O 的文件描述符、指向文件缓冲区的指针、缓冲区的长度、当前缓冲区中的字节数以及出错标志等。头文件stdio.h中有关于FILE类型的相关描述，如：

问题二

• 可以看到FILE类型其实就是一个结构体，结构体类型名称为struct _IO_FILE，但是经过查找之后发现头文件stdio.h中并没有关于该结构体的定义，那这个结构体中到底都有哪些成员？

      回答：阅读stdio.h中的条件编译选项可以发现在stdio.h中还包含了另一个头文件<libio.h>，这个头文件中才有关于FILE结构体类型的定义，该头文件的路径同样在Linux系统的/user/include目录下。

      打开头文件<libio.h>之后，可以找到关于FILE结构体类型的定义，可以发现FILE结构体类型中的成员数量很多

      可以看到FILE结构体类型中有一个成员是FILE类型的指针变量chain，该指针可以指向下一个被打开文件的文件信息区，也就是可以把FILE类型当做数据结构中的链表的结点，结点中除了可以存储数据域之外，还可以利用指针域存储下一个结点的地址。

      简单理解：用户可以在一个程序中利用fopen函数打开多个文件，每次打开一个文件，内核就会从堆内存中申请一块FILE结构体大小的空间用来存储文件的所有信息，然后按照文件打开的顺序把每个打开的文件的结构体形成一条链表，然后使用链表头进行管理。

      注意：打开文件的目的无非就是对文件进行读写操作，所以每次当程序运行的时候已经有三个文件流被打开，分别是标准输入stdin、标准输出stdout、标准出错stderr，这三者在stdio.h中也是FILE指针。

所以内核在管理被打开文件的时候，链表中已经有三个结点存在，然后再把新节点头插入到链表中。

问题三

• 请问为什么内核在为文件流申请内存的时候是申请的堆内存？请问有什么具体依据?

      注意：使用标准IO的时候，是不可以反复关闭相同的文件，因为释放已经被释放的堆内存，会导致段错误！！