openssl之BIO系列之11---文件(file)类型BIO

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转载最新推荐文章于 2026-07-01 14:54:13 发布 3.3k 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

使用C语言openssl库实现 RSA加密和消息验证 RSA（Rivest-Shamir-Adleman）是一种非对称加密算法，是最早的一种用于公开密钥加密和数字签名的算法。它使用一对公钥（public key）和私钥（private key）。公钥用于加密，私钥用于解密。由于使用不同的密钥进行加密和解密，因此被称为非对称加密算法。RSA消息验证指的是使用RSA算法对消息进行签名和验证，以确保消息的完整性和真实性阅读详情

前面我们已经介绍了很多BIO的基本构造和操作，现在，我们开始针对每一个类型BIO进行进一步的介绍，这些介绍都是基本基于openssl的帮助文档的，我尽可能加入自己的一些理解，理清思路。在开始这部分之前，我一直在想该从哪一种类型的BIO开始比较合适，因为这些BIO类型之间有些还是有相互联系的，比如BIO_s_bio型就和BIO_f_ssl有关系，最后，考虑到大家对文件操作都比较熟悉，而且该类型BIO比较独立，我决定从这个BIO开始介绍，随后逐步介绍其它source/sink型BIO，然后再介绍filter型BIO。

文件(file)类型BIO的相关函数和定义如下（openssl/bio.h）：
BIO_METHOD * BIO_s_file(void);
BIO *BIO_new_file(const char *filename, const char *mode);
BIO *BIO_new_fp(FILE *stream, int flags);

BIO_set_fp(BIO *b,FILE *fp, int flags);
BIO_get_fp(BIO *b,FILE **fpp);

int BIO_read_filename(BIO *b, char *name)
int BIO_write_filename(BIO *b, char *name)
int BIO_append_filename(BIO *b, char *name)
int BIO_rw_filename(BIO *b, char *name)
下面逐一介绍它们的作用和用法。
【BIO_s_file】
经过前面的介绍，大家应该对这种类型的函数结构很熟悉了，他们就是生成BIO类型的基本构造函数，BIO_s_file返回file类型的BIO，file类型的BIO封装了一个标准的文件结构，它是一种source/sink型BIO。file类型的BIO_METHOD结构定义如下：
static BIO_METHOD methods_filep=
{
   BIO_TYPE_FILE,
   "FILE pointer",
   file_write,
   file_read,
   file_puts,
   file_gets,
   file_ctrl,
   file_new,
   file_free,
   NULL,
};
可以看到，file类型的BIO定义了7个函数，这些函数的实现都在Crypto/bio/bss_file.c里面，大家如果要了解该类型BIO的函数实现，可以参考该文件。事实上，BIO_s_file只是简单返回一个file类型的BIO_METHOD的结构的指针，其函数实现如下：
BIO_METHOD *BIO_s_file(void)
{
   return(&methods_filep);
}
其实，从这个结构可以略见BIO的实现的一班，即BIO的所有动作都是根据它的BIO_METHOD的类型（第一个参数）来决定它的动作和行为的，从而实现BIO对各种类型的多态实现。
在file类型中，使用前面介绍过的BIO_read和BIO_write对底层的file数据流进行读写操作，file类型BIO是支持BIO_gets和BIO_puts函数的（大家如果忘了这些函数的作用，请参考前面的《BIO系列之6---BIO的IO操作函数》）。
BIO_flush函数在file类型BIO中只是简单调用了API函数fflush。
BIO_reset函数则将文件指针重新指向文件的开始位置，它调用fseek(stream,0,0)函数实现该功能。
BIO_seek函数将文件指针位置至于所定义的位置ofs上（从文件开头开始计算的偏移ofs），它调用了文件的操作函数fseek(stream,ofs,0)，是一个宏定义形式的函数，需要注意的是，因为该函数调用了fseek函数，所以成功的时候返回0，失败的时候返回－1，这是跟标准BIO_seek函数定义不一样的，因为标准的定义是成功返回1，失败返回非正值。
BIO_eof调用了feof函数。
如果在BIO结构中设置了BIO_CLOSE的标志，则在BIO释放的时候会自动调用fclose函数。
【BIO_new_file】
该函数根据给定的mode类型创建了一个文件BIO，mode参数的函数跟fopen函数中mode参数的含义是一样的。返回的BIO设置了BIO_CLOSE标志。调用成功返回一个BIO，否则返回NULL。
事实上，该函数先调用了fopen函数打开一个文件，然后调用BIO_new函数创建一个file类型BIO，最后调用函数BIO_set_fp函数给BIO结构跟相关的file帮定。
【BIO_new_fp】
用文件描述符创建一个file类型BIO，参数Flags可以为BIO_CLOSE,BIO_NOCLOSE（关闭标志）以及BIO_FP_TEXT（将文件设置为文本模式，默认的是二进制模式，该选项只对Win32平台有效）。事实上，该函数调用BIO_new函数创建一个file类型BIO，然后调用函数BIO_set_fp函数给BIO结构跟相关的file帮定。需要注意的是，如果下层封装的是stdout,stdin和stderr，他们因为跟一般的是不关闭的，所以应该设置BIO_NOCLOSE标志。调用成功返回一个BIO，否则返回NULL。
【BIO_set_fp】
该函数将BIO跟文件描述符fp帮定在一起，其参数flags的含义跟BIO_new_fp是一样的。该函数是一个宏定义函数。调用成功返回1，否则返回0，不过目前的实现是从来不会出现失败情况的。
【BIO_get_fp】
该函数返回file类型BIO中文件描述符，也是一个宏定义。调用成功返回1，否则返回0，不过目前的实现是从来不会出现失败情况的。
【BIO_tell】
返回位置指针的值。是一个宏定义函数。
【BIO_read_filename, BIO_write_filename, BIO_append_filename， BIO_rw_filename】
这四个函数分别设置BIO的读文件名，写文件名，附加文件名以及读写的文件名。他们都是一些宏定义函数。调用成功返回1，否则返回0。

从上面各函数的介绍可以看出，因为BIO调用了底层的各种操作函数，所以，如果底层函数的调用有任何异常，都会反映在BIO的调用上。
下面举几个BIO文件类型操作的简单例子：
1.最简单的实例程序

BIO *bio_out;
bio_out = BIO_new_fp(stdout, BIO_NOCLOSE);
BIO_printf(bio_out, "Hello World/n");

2.上述例子的另一种实现方法

BIO *bio_out;
bio_out = BIO_new(BIO_s_file());
if(bio_out == NULL) /* 出错*/
if(!BIO_set_fp(bio_out, stdout, BIO_NOCLOSE)) /* 出错则将文件流定向到标准输出*/
BIO_printf(bio_out, "Hello World/n");

3.写文件操作

BIO *out;
out = BIO_new_file("filename.txt", "w");
if(!out) /*出错 */
BIO_printf(out, "Hello World/n");
BIO_free(out);

4.上述例子的另一种实现方法

BIO *out;
out = BIO_new(BIO_s_file());
if(out == NULL) /* Error ... */
if(!BIO_write_filename(out, "filename.txt")) /* Error ... */
BIO_printf(out, "Hello World/n");
BIO_free(out);