文件

fopen（）的实现细节将在很大程度上取决于操作系统（例如，UNIX也有fopen（））。甚至Windows的版本也可能彼此不同。

我会告诉你它是如何运作的，但它基本上是猜测。

调用时，fopen在堆上分配一个FILE对象。请注意，FILE对象中的数据未记录 - FILE是opaque struct，您只能使用代码中的指针到FILE。
FILE对象被初始化。例如，fillLevel = 0之类的内容，其中fillLevel是尚未刷新的缓冲数据量。
对文件系统驱动程序（FS驱动程序）的调用将打开文件并提供一个句柄，该句柄放在FILE结构中的某个位置。
- 为此，FS驱动程序计算出与所请求路径相对应的HDD地址，并在内部记住该HDD地址，以便以后可以实现对fread等的调用。
  - FS驱动程序使用一种索引表（存储在HDD上）来找出与请求的路径相对应的HDD地址。这将有很大不同，具体取决于文件系统类型 - FAT32，NTFS等。
  - FS驱动程序依赖于HDD驱动程序来执行对HDD的实际读写操作。
可以在RAM中为文件分配缓存。这样，如果用户请求读取1个字节，则C ++可能会以及以后读取KB，因此以后的读取将是即时的。
从fopen返回指向已分配FILE的指针。

如果你打开一个文件并且从不关闭它，有些东西会泄漏，是的。 FILE结构将泄漏，FS驱动程序的内部数据将泄漏，缓存（如果有）也将泄漏。

但记忆不是唯一会泄漏的东西。 文件本身会泄漏，因为操作系统会认为它不会打开。这可能会成为一个问题，例如在Windows中，在写入模式下打开的文件在关闭之前无法再以写入模式打开。

如果你的应用程序在没有关闭某个文件的情况下退出，大多数操作系统都会在它之后清理。但这并没有多大用处，因为您的应用可能会在退出之前运行很长时间，在此期间，它仍然需要正确关闭所有文件。此外，您不能完全依赖操作系统来清理 - 在C标准中无法保证。

套接字

套接字的实现将取决于套接字的类型 - 网络侦听套接字，网络客户端套接字，进程间套接字等。

对所有类型的套接字及其可能的实现的完整讨论都不适合这里。

简而言之：

就像文件一样，套接字在RAM中保留一些信息，描述与其操作相关的信息，例如远程主机的IP。
出于性能原因，它还可以在RAM中使用缓存
它可以保留有限的OS资源，例如开放端口，使其无法供其他应用程序使用

如果你不关闭插座，所有这些东西都会泄漏。

OS在套接字中的角色

操作系统实施TCP / IP标准，以太网和其他协议，用于调度/分派/接受连接，并通过Berkeley套接字等API将其提供给用户代码。

操作系统会将网络I / O（与网卡通信）委派给网络驱动程序。

Answer 2

在Windows 10上使用VS2017，您可以通过调用堆栈查看内部：

ntdll.dll!NtCreateFile()   Unknown
KernelBase.dll!CreateFileInternal() Unknown
KernelBase.dll!CreateFileW()   Unknown
ucrtbased.dll!create_file(const wchar_t * const path, _SECURITY_ATTRIBUTES * const security_attributes, const `anonymous-namespace'::file_options options) Line 234 C++
ucrtbased.dll!_wsopen_nolock(int * punlock_flag, int * pfh, const wchar_t * path, int oflag, int shflag, int pmode, int secure) Line 702    C++
ucrtbased.dll!_sopen_nolock(int * punlock_flag, int * pfh, const char * path, int oflag, int shflag, int pmode, int secure) Line 852    C++
ucrtbased.dll!__crt_char_traits<char>::tsopen_nolock<int * __ptr64,int * __ptr64,char const * __ptr64 const & __ptr64,int const & __ptr64,int,int const & __ptr64,int>(int * && <args_0>, int * && <args_1>, const char * const & <args_2>, const int & <args_3>, int && <args_4>, const int & <args_5>, int && <args_6>) Line 109  C++
ucrtbased.dll!common_sopen_dispatch<char>(const char * const path, const int oflag, const int shflag, const int pmode, int * const pfh, const int secure) Line 172  C++
ucrtbased.dll!_sopen_dispatch(const char * path, int oflag, int shflag, int pmode, int * pfh, int secure) Line 204  C++
ucrtbased.dll!_sopen_s(int * pfh, const char * path, int oflag, int shflag, int pmode) Line 895 C++
ucrtbased.dll!__crt_char_traits<char>::tsopen_s<int * __ptr64,char const * __ptr64 const & __ptr64,int const & __ptr64,int const & __ptr64,int>(int * && <args_0>, const char * const & <args_1>, const int & <args_2>, const int & <args_3>, int && <args_4>) Line 109 C++
ucrtbased.dll!common_openfile<char>(const char * const file_name, const char * const mode, const int share_flag, const __crt_stdio_stream stream) Line 38   C++
ucrtbased.dll!_openfile(const char * file_name, const char * mode, int share_flag, _iobuf * public_stream) Line 67  C++
ucrtbased.dll!__crt_char_traits<char>::open_file<char const * __ptr64 const & __ptr64,char const * __ptr64 const & __ptr64,int const & __ptr64,_iobuf * __ptr64>(const char * const & <args_0>, const char * const & <args_1>, const int & <args_2>, _iobuf * && <args_3>) Line 109 C++
ucrtbased.dll!common_fsopen<char>(const char * const file_name, const char * const mode, const int share_flag) Line 54  C++
ucrtbased.dll!fopen(const char * file, const char * mode) Line 104  C++

大多数代码位于：

C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Source\10.0.17763.0\ucrt\stdio\fopen.cpp
C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Source\10.0.17763.0\ucrt\stdio\openfile.cpp
C:\Program Files (x86)\Windows Kits\10\Source\10.0.17763.0\ucrt\lowio\open.cpp

在open.cpp的_wsopen_nolock中，有：

// Allocate the CRT file handle.  Note that if a handle is allocated, it is
// locked when it is returned by the allocation function.  It is our caller's
// responsibility to unlock the file handle (we do not unlock it before
// returning).
*pfh = _alloc_osfhnd();

最后，它将调用Windows API CreateFileW，该Windows API将调用隐藏的API“ NtCreateFile”，其汇编代码为：

NtCreateFile:
00007FFFD81A0120 mov         r10,rcx  
00007FFFD81A0123 mov         eax,55h  
00007FFFD81A0128 test        byte ptr[7FFE0308h],1  
00007FFFD81A0130 jne         NtCreateFile+15h(07FFFD81A0135h)
00007FFFD81A0132 syscall
00007FFFD81A0134 ret
00007FFFD81A0135 int         2Eh  
00007FFFD81A0137 ret
00007FFFD81A0138 nop         dword ptr[rax + rax]

所以最终它执行了进入内核代码的syscall指令。

fopen（），fclose（）究竟是如何工作的？

2 个答案:

文件

套接字

OS在套接字中的角色