前言

I/O泛指程序和外界的各种交互作用，包括file，pipe，network，console，semaphore等等。或者泛指能被OS理解为file的任何事物——file是一种广义概念。

FILE *fp=fopen("xxx.dat"，“wb”)；

很少人去关注这个FILE是个什么东西，这关系到我们接下来要谈的启动代码startcode对于I/O的初始化。

struct _iobuf{...}；
typedef struct _iobuf FILE；

C语言层面通过一个pointer to FILE 来进行file操作。

在OS操作系统层面，Linux对应于FILE的是File Desriptor(fd)，Windows对应的则是file handle。两者都是来映射kernel file object，但经过包装最后都成为了C语言所认识的pointer to FILE。

我们在编程时，只需要关注的时C语言层面的pointer to FILE，但是其与操作系统OS的fd或file handle有着一一对应的关系。我们现在就把这层关系挖出来。我们就能了解_IO_INIT在做什么。

fd是什么

fd 具体是个index of opened file table ——process个别拥有的这个table是个array of pointers，每个point指向一个kernel opened object。当client开启一个file，OS会建立一个（kernel）opened file object 并找到上述table中的一个idle entry指向之，然后以该entry 的 index 当作 fd。此table位于kernel mode，因此client客户即使拥有fd亦无法获取table address。Linux的fd 0,1,2分别代表stdin，stdout，stderr。

C的FILE 与 Linux的 fd 必有一对一关系。只要有table address p，p+fd 就指向opened file table 的某个entry，从而可得kernel file object。（kernel mode所在得地址，使用者user mode是永远拿不到的）

Windows的file handle和Linux的fd大同小异，但handle不是idex，而是index经某种变种后的结果。

I/O initialization就是要在client space 中建立起stdin、stdout、stderr及其对应的FILEs，使程序进入main()之后立即可以使用printf()、scanf()等函数。

_io_init() 与 fopen() 总览

1._io_init行为

下图右侧的备注建议好好阅读下。

注意图中序号对应部分。

①：ioinfo是什么？其对应到C/C++程序对应的fopen得到的变量（FILE *fp=fopen("xxx.dat"，“wb”)中的FILE* 变量）。Linux对应于FILE的是File Desriptor(fd)，Windows对应的则是file handle。

每个进程至少有三个file handle（stdin，stdout，stderr），接下来的动作就是把继承下来的这三个或更多的file handle抄录到struct ioinfo。所以，一个进程最多可以开出64*32=2048个FILE，其中包括从父进程继承下来的部分。

③：操作系统怎么把继承而来的这三个或更多的file handle拷贝到struct ioinfo?

⑥：注意相同颜色部分。C语言开启一个FILE以后得到指针指向_iobuf这么一个结构。其中的_file（2^11=2048）怎么解释呢？其中的六个bit（#5~#10）表示第一维索引，共2^6=64。其他五个bit（#0~#4）表示第二维索引，共2^5=32个ioinfo。.

2.kernel mode 与 user mode 之间的桥梁

lpReserved2 将指向 inherited handles info 。字节0~3表示一个N值，代表了继承了几个file handle（原则上一般至少有stdin、stdout、stderr 三个file handle）。 N value for OSfile 则是 ioinfo 结构体中的 char os file，N OS handle values 则是ioinfo结构体中的 long osfhnd。

借由调用GetstartupInfo函数，取得lpReserved2指针，指向inherited handles info，取出N，OSfile，osfhnd，copy填入到ioinfo的结构体中。借由这种方式去登记/记载父进程继承而来的file handle。

由上可知一个进程最多可以容纳/拥有/开启 32*64=2048 个ioinfo 。而fopen()会去寻找一个还没有使用的.

实验

参考：博览网——侯捷 - C++ Startup 揭密：C++ 程序的生前和死后

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