接前文。
再来看看getc和ungetc的实现。在看这两个函数的实现之前，我们先来想一想这两个函数分别需要做的工作。
int getc(FILE *stream)
说明：函数getc从stream指向的输入流中读取下一个字符（如果有的话），并把它由unsigned char类型转换为int类型，并且流的相关的文件定位符（如果定义的话）向前移动一位。
返回值：函数getc返回stream指向的输入流的下一个字符，如果流处于文件结束处，则设置该流的文件结束指示符，函数getc返回EOF。如果发生了读错误，则设置流的错误指示符。函数getc返回EOF。
int ungetc( int c , FILE *stream );
说明：
函数ungetc把c指定的字符（转换为unsigned char类型）退回到stream指向的输入流中，退回字符是通过对流的后续读取并按照退回的反顺序来返回的。如果中间成功调用（对同一个流）了一个文件定位函数（fseek、fsetpos或者rewind），那么就会丢弃流的所有退回的字符。流的相应的外部存储保持不变。
退回的一个字符是受到保护的。如果同一个流调用ungetc函数太多次，中间又没有读或者文件定位操作，那么这种操作可能会失败。
如果c的值和宏EOF的值相等，则操作失败且输入流保持不变。
对ungetc的成功调用会清空流的文件结束符。读取或者丢弃所有回退的字符后，流的文件定位符的值和这些字符回退之前的值相同。对文本流来说，在对函数ungetc的一次成功调用之后，它的文件定位符的值是不明确的，直到所有回退字符被读取或者丢弃为止。对二进制流来说，每成功调用一次ungetc之后它的文件定位符都会减1。如果在一次调用之前它的值是零，那么调用之后它的值是不确定的。
返回值:
函数ungetc返回转换后的回退字符，如果操作失败，则返回EOF。
大致来说，getc就是从stream中读入一个字符，并将流的定位符前移；ungetc就是将流的定位符后移，然后将一个字符回退到stream流该定位符的位置上。
这时我们可能会考虑到一些问题：
1.在stdio.h阅读笔记1中，我们看到在fopen函数调用之后，并没有为我们的stream分配buffer，那么这个分配会在真正进行stream读取的时候建立吗？
2.如果在getc之前（即流定位符在_base）就进行ungetc操作，会产生什么样的效果呢？
3.如原文所说：“如果同一个流调用ungetc函数太多次，中间又没有读或者文件定位操作，那么这种操作可能会失败。”，是因为文件定位符到达_base的原因吗？
那我们就来看下getc和ungetc所做的工作：
首先来看ungetc
int __cdecl ungetc (
REG2 int ch,
FILE *str
)
{
REG1 FILE *stream;
_ASSERTE(str != NULL);
/* Init stream pointer and file descriptor */
stream = str;
/* Stream must be open for read and can NOT be currently in write mode.
Also, ungetc() character cannot be EOF. */
if (
(ch == EOF) ||
!(
(stream->_flag & _IOREAD) ||
((stream->_flag & _IORW) && !(stream->_flag & _IOWRT))
)
)
return(EOF);
/* If stream is unbuffered, get one. */
if (stream->_base == NULL)
_getbuf(stream);
/* now we know _base != NULL; since file must be buffered */
if (stream->_ptr == stream->_base) {
if (stream->_cnt)
/* my back is against the wall; i've already done
* ungetc, and there's no room for this one
*/
return(EOF);
stream->_ptr++;
}
if (stream->_flag & _IOSTRG) {
/* If stream opened by sscanf do not modify buffer */
if (*--stream->_ptr != (char)ch) {
++stream->_ptr;
return(EOF);
}
} else
*--stream->_ptr = (char)ch;
stream->_cnt++;
stream->_flag &= ~_IOEOF;
stream->_flag |= _IOREAD; /* may already be set */
return(0xff & ch);
}
清楚的看到，对于没有分配buffer的I/O控制块，进行了缓冲区的分配。另外，当文件定位符指向文件开始时且数据存储区域剩余字符数目为0时，文件定位符无需后移，修改的是文件开始位置的字符；其他情况下，都是文件定位符先后移，再修改当前文件定位符指向的字符。完成这些之后，修改I/O控制块中的_cnt剩余字符计数和_flag标记。
看了下_getbuf函数的实现，从中可以看到FILE类中_charbuf变量的作用。删除了针对不同各个平台的#if代码之后，_getbuf函数核心代码如下：
void __cdecl _getbuf (
FILE *str
)
{
REG1 FILE *stream;
_ASSERTE(str != NULL);
stream = str;
if (stream->_base = _malloc_crt(_INTERNAL_BUFSIZ))
{
stream->_flag |= _IOMYBUF;
stream->_bufsiz = _INTERNAL_BUFSIZ;
}
else {
stream->_flag |= _IONBF;
stream->_base = (char *)&(stream->_charbuf);
stream->_bufsiz = ;
stream->_ptr = stream->_base;
stream->_cnt = ;
return;
}
可以看到，当_getbuf分配不成功时，_base指针会指向_charbuf作为一个1 int长度的空间（可能是因为平台的原因，这里将1int理解为2个char），此时的_buffersize就为2。通过_charbuf的使用，也保证了当buffer分配失败时，也能正常从文件中读取数据。
接下来看下getc函数的实现：
#define getc(_stream) (--(_stream)->_cnt >= 0 \
? 0xff & *(_stream)->_ptr++ : _filbuf(_stream))
表达式 (–(_stream)->_cnt >= 0 ? 0xff & *(_stream)->_ptr++ : _filbuf(_stream)) 的意义为：
当数据存储区域剩余字符的数目大于0的时候，减少一个剩余字符计数，返回0xff & *(_stream)->_ptr++；
否则，调用_filbuf(_stream)。
通过0xff & *(_stream)->_ptr++，getc函数获得了当前文件定位符指向的内容（只取8位？难道char还能不止8位吗？），然后文件定位符前移
剩下函数_filbuf(_stream)，显然其中含有C语言从文件中获取文本的方法（前面都是文本的管理机制）：
int __cdecl _filbuf (
FILE *str
)
{
REG1 FILE *stream;
_ASSERTE(str != NULL);
/* Init pointer to _iob2 entry. */
stream = str;
if (!inuse(stream) || stream->_flag & _IOSTRG)
return(_TEOF);
if (stream->_flag & _IOWRT) {
stream->_flag |= _IOERR;
return(_TEOF);
}
stream->_flag |= _IOREAD;
/* Get a buffer, if necessary. */
if (!anybuf(stream))
_getbuf(stream);
else
stream->_ptr = stream->_base;
stream->_cnt = _read(_fileno(stream), stream->_base, stream->_bufsiz);
if ((stream->_cnt == ) || (stream->_cnt == -)) {
stream->_flag |= stream->_cnt ? _IOERR : _IOEOF;
stream->_cnt = ;
return(_TEOF);
} if ( !(stream->_flag & (_IOWRT|_IORW)) &&
((_osfile_safe(_fileno(stream)) & (FTEXT|FEOFLAG)) ==
(FTEXT|FEOFLAG)) )
stream->_flag |= _IOCTRLZ;
/* Check for small _bufsiz (_SMALL_BUFSIZ). If it is small and
if it is our buffer, then this must be the first _filbuf after
an fseek on a read-access-only stream. Restore _bufsiz to its
larger value (_INTERNAL_BUFSIZ) so that the next _filbuf call,
if one is made, will fill the whole buffer. */
if ( (stream->_bufsiz == _SMALL_BUFSIZ) && (stream->_flag &
_IOMYBUF) && !(stream->_flag & _IOSETVBUF) )
{
stream->_bufsiz = _INTERNAL_BUFSIZ;
}
stream->_cnt--;
return(0xff & *stream->_ptr++);
}
在语句stream->_cnt = _read(_fileno(stream), stream->_base, stream->_bufsiz);中通过调用_read函数来将原来在硬盘文件中的数据读取到程序数据段的栈空间中，具体的功能看下_read的代码：
/***
*int _read(fh, buf, cnt) - read bytes from a file handle
*
*Purpose:
* Attempts to read cnt bytes from fh into a buffer.
* If the file is in text mode, CR-LF's are mapped to LF's, thus
* affecting the number of characters read. This does not
* affect the file pointer.
*
* NOTE: The stdio _IOCTRLZ flag is tied to the use of FEOFLAG.
* Cross-reference the two symbols before changing FEOFLAG's use.
*
*Entry:
* int fh - file handle to read from
* char *buf - buffer to read into
* int cnt - number of bytes to read
*
*Exit:
* Returns number of bytes read (may be less than the number requested
* if the EOF was reached or the file is in text mode).
* returns -1 (and sets errno) if fails.
*
*Exceptions:
*
*******************************************************************************/ int __cdecl _read (
int fh,
void *buf,
unsigned cnt
)
{
int bytes_read; /* number of bytes read */
char *buffer; /* buffer to read to */
int os_read; /* bytes read on OS call */
char *p, *q; /* pointers into buffer */
char peekchr; /* peek-ahead character */
ULONG filepos; /* file position after seek */
ULONG dosretval; /* o.s. return value */ /* validate fh */
if ( ((unsigned)fh >= (unsigned)_nhandle) ||
!(_osfile(fh) & FOPEN) )
{
/* bad file handle */
errno = EBADF;
_doserrno = ; /* not o.s. error */
return -;
}
bytes_read = ; /* nothing read yet */
buffer = buf;
if (cnt == || (_osfile(fh) & FEOFLAG)) {
/* nothing to read or at EOF, so return 0 read */
return ;
}
if ((_osfile(fh) & (FPIPE|FDEV)) && _pipech(fh) != LF) {
/* a pipe/device and pipe lookahead non-empty: read the lookahead
* char */
*buffer++ = _pipech(fh);
++bytes_read;
--cnt;
_pipech(fh) = LF; /* mark as empty */
} /* read the data */ if ( !ReadFile( (HANDLE)_osfhnd(fh), buffer, cnt, (LPDWORD)&os_read,
NULL ) )
{
/* ReadFile has reported an error. recognize two special cases.
*
* 1. map ERROR_ACCESS_DENIED to EBADF
*
* 2. just return 0 if ERROR_BROKEN_PIPE has occurred. it
* means the handle is a read-handle on a pipe for which
* all write-handles have been closed and all data has been
* read. */ if ( (dosretval = GetLastError()) == ERROR_ACCESS_DENIED ) {
/* wrong read/write mode should return EBADF, not EACCES */
errno = EBADF;
_doserrno = dosretval;
return -;
}
else if ( dosretval == ERROR_BROKEN_PIPE ) {
return ;
}
else {
_dosmaperr(dosretval);
return -;
}
}
bytes_read += os_read; /* update bytes read */
if (_osfile(fh) & FTEXT) {
/* now must translate CR-LFs to LFs in the buffer */ /* set CRLF flag to indicate LF at beginning of buffer */
if ( (os_read != ) && (*(char *)buf == LF) )
_osfile(fh) |= FCRLF;
else
_osfile(fh) &= ~FCRLF; /* convert chars in the buffer: p is src, q is dest */
p = q = buf;
while (p < (char *)buf + bytes_read) {
if (*p == CTRLZ) {
/* if fh is not a device, set ctrl-z flag */
if ( !(_osfile(fh) & FDEV) )
_osfile(fh) |= FEOFLAG;
break; /* stop translating */
}
else if (*p != CR)
*q++ = *p++;
else {
/* *p is CR, so must check next char for LF */
if (p < (char *)buf + bytes_read - ) {
if (*(p+) == LF) {
p += ;
*q++ = LF; /* convert CR-LF to LF */
}
else
*q++ = *p++; /* store char normally */
}
else {
/* This is the hard part. We found a CR at end of
buffer. We must peek ahead to see if next char
is an LF. */
++p; dosretval = ;
if ( !ReadFile( (HANDLE)_osfhnd(fh), &peekchr, ,
(LPDWORD)&os_read, NULL ) )
dosretval = GetLastError();
if (dosretval != || os_read == ) {
/* couldn't read ahead, store CR */
*q++ = CR;
}
else {
/* peekchr now has the extra character -- we now
have several possibilities:
1. disk file and char is not LF; just seek back
and copy CR
2. disk file and char is LF; seek back and
discard CR
3. disk file, char is LF but this is a one-byte
read: store LF, don't seek back
4. pipe/device and char is LF; store LF.
5. pipe/device and char isn't LF, store CR and
put char in pipe lookahead buffer. */
if (_osfile(fh) & (FDEV|FPIPE)) {
/* non-seekable device */
if (peekchr == LF)
*q++ = LF;
else {
*q++ = CR;
_pipech(fh) = peekchr;
}
}
else {
/* disk file */
if (q == buf && peekchr == LF) {
/* nothing read yet; must make some
progress */
*q++ = LF;
}
else {
/* seek back */
filepos = _lseek_lk(fh, -, FILE_CURRENT);
if (peekchr != LF)
*q++ = CR;
}
}
}
}
}
} /* we now change bytes_read to reflect the true number of chars
in the buffer */
bytes_read = q - (char *)buf;
}
return bytes_read; /* and return */
}
通过调用ReadFile的WINAPI函数，就可以完成从磁盘中把文件的内容读到数据段的栈内了。
BOOL WINAPI ReadFile(
_In_ HANDLE hFile,
_Out_ LPVOID lpBuffer,
_In_ DWORD nNumberOfBytesToRead,
_Out_opt_ LPDWORD lpNumberOfBytesRead,
_Inout_opt_ LPOVERLAPPED lpOverlapped
);
通过使用已经分配好的文件句柄，将数据读到lpBuffer指向的内存区域，读入的最大数据量通过nNumberOfBytesToRead变量进行设定，通过lpNumberOfBytesRead返回实际读取的字节数。
_read函数在读到数据之后，如果设定的模式为文本流，则需要解决文本流中的换行回车的问题，这里就不深究了。有兴趣可以看文章：
http://www.360doc.com/content/11/0113/20/3508740_86319358.shtml
这样，我们的getc就成功将FILE类的_cnt设定为了剩余字符的数目，将_base指向了通过栈上存储数据的地址。然后，只要将当前文件位置指针_ptr中的数据返回，_ptr指向下一个位置，_cnt减一就好了。
这时候，我们回过头来看FILE结构，就可以知道里面成员变量的意义了。
typedef struct _iobuf {
char *_ptr;
int _cnt;
char *_base;
int _flag;
int _file;
int _charbuf;
int _bufsiz;
char *_tmpfname;
}FILE;
_ptr为数据存储区域（可为缓冲区或_charbuf对应的存储区域）当前位置指针。
_cnt为数据存储区域剩余字符数目。
_base为数据存储区域首地址。
_flag为当前I/O控制块所控制的I/O操作类型，有读、写等。
_file为对应的文件描述符（详见博文《走进C标准库(2)》）
_charbuf为缓冲区申请失败时的一个2字节的数据存储区
_bufsiz为缓冲区大小
_tmpfname为所使用存储一些中间操作数据的临时文件。
到这里，我们就可以回答开始时的3个问题了。
1.在getc和ungetc中如果没有分配buffer，都会尝试给I/O控制块分配buffer，但是ungetc分配完buffer后不会尝试从文件中将数据读到buffer中。
2.可以在buffer的首地址处存储一个字符。如果_ptr指在_base，那么数据存储区域为空（为从文件中读取数据）时，ungetc才能在首地址处添加一个字符。
3.多次ungetc使_ptr到达_base之后，就无法再进行ungetc了。
完
