パソコン活用研究シリコンバレー（C、C++、の活用研究）

FILE構造体

構造体のサンプルとして、stdio.hに準備されているFILE構造体を取り上げてみます。
このFILE構造体は、ファイルの入出力を行う時には必ず使用するものですので、よく理解して
おいて損はないでしょう。FILE構造体を使って、どのようにファイルの入出力をするのかについては
「ファイルの入出力」で取り上げているので参照して下さい。


１　FILE構造体の中身

FILE構造体はstdio.hに定義されていますが、コンパイラによって定義のされ方がすこしづつ違います。
まず、MS-Cのものを見てみます。

extern FILE {
char *_ptr; 　　　/*現在ファイルを読み書きしている位置（＝ファイルポインタ）*/
int _cnt;　　　　　/*ファイルポインタからファイルの最後までのデータ数*/
char *_base;　　/*バッファの位置（先頭アドレス）*/
char _flag;　　　/*ファイルにエラーがおこったかどうかのフラグ*/
char _file;　　　 /*現在のファイルは何番目にオープンされたか（＝ファイルディスクリプタ）*/
} _iob[_NFILE]

実際にファイル操作をする時は、fopen, fclose, fgetc, fputc と言ったC言語に用意された関数を使う
ので、自分のプログラム上で直接上記のFILE構造体の各メンバーを参照することは、ほとんどないでしょう。
しかし、各関数は上記のようなメンバーを参照しながら、実際のファイル操作を行っているわけです。

では、他のコンパイラのFILE構造体の定義をみてみましょう。
LSICのものです。
typedef struct {
char mode; 　　　　/* file mode R, W, R/W */
char *ptr; 　　　　　/* next character position 　＝ファイルポインタ*/
int rcount; 　　　　　/* number of characters left 　ファイルポインタからファイルの最後までのデータ数*/
int wcount; 　　　　/* number of rooms left */
char *base; 　　　　/* location of buffer 　バッファの位置（先頭アドレス）*/
unsigned bufsiz; 　　/* size of bufer 　バッファサイズ*/
int fd; 　　　　　　　　/* file descriptor 　ファイルディスクリプタ*/
char smallbuf[1]; 　/* used for buffer when unbufferd */
} FILE;

ながめてみるとだいたいMS-Cと同じですね。
smallbufは、現在のバッファにあるデータより、１個前とか１個あとのデータの操作のために使われて
いると思われます。（推測です）

Turbo Cのもの
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;

Turbo Cのはメンバー名がMS-Cとはちょっと違っていますが、各メンバーが何の用途に使われているか
だいたい想像できると思います。


２　構造体のメンバーを参照してみる
試しに、FILE構造体の各メンバーを参照してみて、FILE構造体への理解をもう少し深めてみましょう。
LSICのFILE構造体参照用のプログラム(file_str.c)を以下に掲載します。
他のコンパイラのもも、ちょとしたアレンジで作成できるはずです。

/* file_str.c 　　File構造体の表示  for LSIC*/

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

main(argc,argv)
int argc;
char **argv;
{
FILE *fp;
int c,cc;

if(argc !=2) exit(0);
if((fp=fopen(argv[1],"rb"))==NULL)
{printf("Cannot open File \n"); exit(1);}

for(;;)
{
cc=fgetc(fp);
printf("Character :%c\n",cc);
printf("ptr       :%08lx\n",fp->ptr);
printf("*ptr      :%02x  %c\n",*fp->ptr,*fp->ptr);
printf("rcount    :%04x\n",fp->rcount);
printf("base      :%08lx\n",fp->base);
printf("*base     :%02x\n",*fp->base);
printf("bufsiz    :%04x\n",fp->bufsiz);
printf("fd        :%04x\n",fp->fd);
printf("smallbuf  :%02x\n",fp->smallbuf[1]);
c=getchar();
if(c==32) break;
}
fclose(fp);
}

簡単なコードなので、コードについては解説しませんが、表示している各項目の意味は以下の通りです。
Character　　fgetcで読み込んだデータをキャラクタ表示したものです。
ptr　　　　　　ファイルポインタ（アドレス）。LSICでは読み込まれたデータの次のデータが格納されている
　　　　　　　　アドレスをさしています。
*ptr　　　　　次のデータ　（すなわち、次のCharacterで表示されるものと同じです）キャラクタコードと
　　　　　　　キャラクタを表示します
rcount　　　　残りのデータ数
base　　　　　ファイルバッファの先頭アドレス
*base　　　　ファイルバッファの先頭にあるデータ（＝最初のデータ）
bufsiz　　　　バッファサイズ
fd　　　　　　ファイルディスクリプタ。通常は標準入出力用に５個のファイルが最初からオープンされている
　　　　　　　ので、通常のファイルは5（＝６番目にオープンされたファイル）から始まる。
smallbuf　　上述の通り（推測）

なお、wcountは表示してません。（今のところ正確な意味が不明なため。誰か教えてください）
プログラムの終了は、Spaceキー（＋[Enter]）です。

試しに、file_str.c 自身を読み込んでみました。以下の通りです。

A:\>file_str file_str.c
Character :/　　　　　 --->これは最初のデータ($019011d6のもの）　キャラクタコード$2f
ptr       :019011d7    --->１づつ増える
*ptr      :2a  *　　　 --->次のデータ
rcount    :02b7        --->１づつ減る
base      :019011d6
*base     :2f
bufsiz    :0400
fd        :0005        --->6番目にオープンされた
smallbuf  :00

Character :*
ptr       :019011d8
*ptr      :20
rcount    :02b6
base      :019011d6
*base     :2f
bufsiz    :0400
fd        :0005
smallbuf  :00


Character :
ptr       :019011d9
*ptr      :46  F
rcount    :02b5
base      :019011d6
*base     :2f
bufsiz    :0400
fd        :0005
smallbuf  :00

Character :F
ptr       :019011da
*ptr      :69  i
rcount    :02b4
base      :019011d6
*base     :2f
bufsiz    :0400
fd        :0005
smallbuf  :00


Character :i
ptr       :019011db
*ptr      :6c  l
rcount    :02b3
base      :019011d6
*base     :2f
bufsiz    :0400
fd        :0005
smallbuf  :00

Character :l
ptr       :019011dc
*ptr      :65  e
rcount    :02b2
base      :019011d6
*base     :2f
bufsiz    :0400
fd        :0005
smallbuf  :00

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