淺解C語言的標準輸入輸出、標準錯誤

我們都知道用printf( xxx )和fprintf( stdin, xxx )是一個效果。所以stdin是一個FILE*類型的變數。同樣的stdout和stderr也是。

他們的定義在stdio.h（GNU實現）裡，其中部分代碼如下：

/* Standard streams.  */extern struct _IO_FILE *stdin;          /* Standard input stream.  */extern struct _IO_FILE *stdout;         /* Standard output stream.  */extern struct _IO_FILE *stderr;         /* Standard error output stream.  */#ifdef __STDC__/* C89/C99 say they're macros.  Make them happy.  */#define stdin stdin#define stdout stdout#define stderr stderr#endif

規範要求這幾個變數必需是宏，所以後面跟了幾個宏，當然這麼做是有風險的，例如如下代碼：

int main() {        setbuf( stdout, NULL );        fprintf( stdout, "hello, " );        stdout = stdout + 1;        fprintf( stdout, "world! ");        return 0;}

編譯不會有問題，但是運行時段錯誤。後來我又看了一下微軟的標準庫代碼，是這樣的：

#define stdin  (&__iob_func()[0])#define stdout (&__iob_func()[1])#define stderr (&__iob_func()[2])

從一個函數傳回值中取地址，這時stdout就不是左值了，是禁止被賦值的，編譯時間就會出錯。

在VC6時代，微軟似乎也是用了一個靜態數組_iob[]，直接從這個數組中取值，這和GNU實現方法差不多，都有被改變值的危險。參看：http://blog.csdn.net/wanglei5695312/article/details/5402607

其實FILE是一個結構體_IO_FILE的別名宏，裡麵包含了檔案描述符號，讀寫指標位移值等資訊，在libio.h中可以找到：

struct _IO_FILE {  int _flags;           /* High-order word is _IO_MAGIC; rest is flags. */#define _IO_file_flags _flags  /* The following pointers correspond to the C++ streambuf protocol. */  /* Note:  Tk uses the _IO_read_ptr and _IO_read_end fields directly. */  char* _IO_read_ptr;   /* Current read pointer */  char* _IO_read_end;   /* End of get area. */  char* _IO_read_base;  /* Start of putback+get area. */  char* _IO_write_base; /* Start of put area. */  char* _IO_write_ptr;  /* Current put pointer. */  char* _IO_write_end;  /* End of put area. */  char* _IO_buf_base;   /* Start of reserve area. */  char* _IO_buf_end;    /* End of reserve area. */  /* The following fields are used to support backing up and undo. */  char *_IO_save_base; /* Pointer to start of non-current get area. */  char *_IO_backup_base;  /* Pointer to first valid character of backup area */  char *_IO_save_end; /* Pointer to end of non-current get area. */  struct _IO_marker *_markers;  struct _IO_FILE *_chain;  int _fileno;#if 0  int _blksize;#else  int _flags2;#endif  _IO_off_t _old_offset; /* This used to be _offset but it's too small.  */#define __HAVE_COLUMN /* temporary */  /* 1+column number of pbase(); 0 is unknown. */  unsigned short _cur_column;  signed char _vtable_offset;  char _shortbuf[1];  /*  char* _save_gptr;  char* _save_egptr; */    _IO_lock_t *_lock;#ifdef _IO_USE_OLD_IO_FILE};

我們知道，linux作業系統都是通過檔案描述符號（一個整數值）來確定對檔案的api調用的，而windows是通過維護一個[檔案描述符，控制代碼]的map，直接通過檔案描述符擷取核心控制代碼的，具體參看：http://www.cnblogs.com/fullsail/archive/2012/10/21/2732873.html

這個值就是上面結構體中的_fileno，那麼stdin、stdout、stderr對應的檔案描述符號分別是多少呢？我們來看unistd.h中的一段代碼：

/* Standard file descriptors.  */#define STDIN_FILENO    0       /* Standard input.  */#define STDOUT_FILENO   1       /* Standard output.  */#define STDERR_FILENO   2       /* Standard error output.  */

另外，提一下stdout和stderr的輸出模式的區別，預設情況下，stdout上綁定了一個緩衝區，會在遇到分行符號‘\n’或緩衝區滿時輸出，而stderr是立即輸出。

一個intel面試題是寫出下列代碼輸出：

int main() {    fprintf( stdout, "hello, " );    fprintf( stderr, "world! ");    return 0;}

輸出應該是“world!hello, ”，當然可以通過setbuf/setvbuf函數來改變一個FILE*對應的緩衝區。