Linux中的文件描述符-创新互联

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文件描述符

系统调用 open

为什么fd从3开始呢？

为什么是0,1,2,3...呢？

文件描述符分配规则 

系统调用 close

系统调用 wirte

系统调用 read

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文件描述符

在了解文件描述符之前，先了解关于操作文件的系统调用，C语言中的fwrite，fread等等对文件操作的函数不是系统调用，而是C语言对系统调用做的封装。

语言为什么对系统调用封装？

1.原生的系统接口，使用成本较高

2.不同系统系统接口不同，直接使用接口，语言不具备跨平台性

什么是跨平台性？

C语言穷举了所有OS系统的底层接口并进行条件编译去封装不同系统的系统调用，就让C语言写的程序在不同的OS下都能正常编译运行，就称C语言具有跨平台性。

系统调用 open

参数含义是：open（文件路径，打开方式，权限） 

参数flag表示打开方式，用宏传递，有O_RDONLY只读,O_WRONLY只写，O_RDWR读写三者取一，可加O_CREAT,O_TRUNC等，添加参数时用 | 的方式，因为系统调用传递标记位，是位图结构来传递的，简单来说不同的比特位具有不同的含义，或上不同的宏就是给不同位标记。

参数mode表示权限传递八进制数字，比如0666就可以了，如果要防止系统默认权限掩码影响，可以先调用umask函数修改权限。

返回值：返回文件描述符，-1返回值代表错误

使用示例：

输出：

为什么fd从3开始呢？

因为0表示标准输入，1表示标准输出，2表示标准错误，当程序运行的时候，这三个文件已经被默认打开了，在C语言封装的结构体FILE中就有fileno成员就是表示文件描述符，比如下面代码输出：

为什么是0,1,2,3...呢？

内核中用struct file结构体描述被打开的 文件（被打开的文件在内存中），进程pcb中有struct files_struct *files指针，指向描述进程打开文件的结构体，结构体中有struct file*fd_array[]指针数组存放指针，指针指向内核打开的文件，内核打开的文件被OS用链表维护起来。

从内核代码可以看到：

PCB中的files_struct:

files_struct中的文件指针数组：

转到file的定义看到address_space：

其内部封装了文件的缓冲区：

上述内容画图理解下：

文件描述符分配规则 

从头遍历fd_array[]数组，找到一个最小的没有被使用的下标，比如关闭1号文件，打开新文件的文件描述符是1，往1文件中打印则会往新文件打印,先写到了缓冲区（语言级别）中 ，加\n也不刷新，因为写到磁盘的刷新策略是全缓冲，所以程序运行中除非强制刷新否则不刷新，程序退出会刷新。

使用系统调用dup2也可以完成上述的重定向操作，拷贝文件描述符对应的内容（本质是拷贝内核文件结构体指针），最终指向同一个文件 

注意：int dup2(int oldfd,int newfd) ，是将oldfd的内容拷贝到newfd，最后只剩oldfd，往newfd输出就会输出到oldfd文件，这就是输出重定向。

系统调用 close

函数原型：int close(int fd)，参数就是要关闭的文件的文件描述符

注意，这里的关闭是进程关闭了文件，管理文件结构体的释放是OS的工作，文件内核结构中用计数器存储文件被打开的次数，进程关闭只需将指针数组对应下标内容改成NULL，并将计数器--即可。

系统调用 wirte

从buf中写入fd文件中，写入count字节，返回值类型是ssize_t表示有符号整数，写入失败就返回-1，写入成功就返回写入的个数。

系统调用 read

返回值

>0,返回读取个数

＝0 表示读取到了EOF

<0 读取失败

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