linux下文件描述符（fd）与文件指针（FILE*）

左手的ㄟ右手 2022-05-18 06:00 471阅读 0赞

# 一、文件描述符（fd） #

我们都知道在Linux下一切皆文件。当然设备也不例外，如果要对某个设备进行操作，就不得不打开此设备文件，打开文件就会获得该文件的文件描述符fd( file discriptor), 它就是一个很小的整数，每个进程在PCB（Process Control Block）中保存着一份文件描述符表，文件描述符就是这个表的索引，每个表项都有一个指向已打开文件的指针。  
![这里写图片描述][SouthEast]  
图中文件描述符即为文件描述符数组的下标  
文件描述符的分配规律：从当前未使用的最小的整数开始分配；  
文件描述符的缺点：  
不能移植到UNIX以外的系统上去，也不直观。

举一个系统函数的例子：ssize\_t write ( int fd, const void \*buf, size\_t count);  
write: 是系统写函数 fd: 文件描述符 （一个整数） \*buf: 内容写在哪里 count: 一次写多少个；

## 概括： ##

每一个进程在PCB（Process Control Block）即进程控制块中都保存着一分**文件描述符表**，文件描述符就是这个表的**索引**，文件描述符表中每个表项都有一个**指向已打开文件的指针**。现在我们明确一下：已打开的文件在内核中用**file结构体**表示，**文件描述符表中的指针指向file结构体**。

## fd详解 ##

fd：为打开文件的文件描述符，而每个进程都有一张文件描述符表，fd文件描述符就是这张表的索引，同样这张表中有一表项，该表项又是指向前面提到打开文件的file结构体，file结构体才是内核中用来描述文件属性的结构体。

# FILE结构体 #

## 1、FILE结构体中的成员 ##

缓冲区基址，缓冲区当前指针，缓冲区大小，缓冲区剩余字节数，文件读写方式等。

struct FILE
    {
        char *_ptr;//文件输入的下一个位置
        int _cnt;//当前缓冲区的相对位置
        char *_base;//指基础位置（文件的起始位置）
        int _flag;//文件标志
        int _file;//文件的有效性验证
        int _charbuf;//检查缓冲区状况，如果缓冲区则不读取
        int _bufsiz;//文件的大小
        char *_tmpfname;//临时文件名
    };

## 2、（FILE\*）文件指针 ##

文件指针指向进程用户区中一个被叫做FILE结构的结构数据。FILE结构包括一个**缓冲区**和**一个文件描述符** 。而文件描述符是文件描述符表的一个索引，因此从某种意义上说文件指针就是句柄的句柄（在Windows系统上，文件描述符被称作文件句柄）。  
通常，任何程序运行起来之后都会默认的打开三个标准输入流（stdin：键盘）,标准输出流（stdout：显示器），标准错误流（stderr：显示器）。

## 文件描述符与文件指针的区别 ##

简单归纳：fd只是一个整数，在open时产生，起到一个索引的作用，进程通过PCB中的文件描述符表找到该fd所指向的文件指针file。  
open：文件描述符的操作（如：open）返回的是一个文件描述符（int fd），内核会在每个进程空间中维护一个文件描述符表，所有打开的文件都将通过，此表中的文件描述符来引用。  
fopen：流（如：fopen）返回的是一个文件指针（即指向FILE结构体的指针），FILE结构是包含有文件描述符的，fopen可以看做是open（fd直接操作的系统调用）的封装，它的优点是带有I/O缓存。  
C语言的文件指针与文件描述符的相互转换可通过fdopen和fileno两个函数实现。它们都包含在头文件stdio.h中。  
fdopen的原型：

FILE *fdopen(int filedes,const char *opentype);

*  1

第一个参数filedes是一个打开的文件描述符，opentype是表示打开方式的字符串，和fopen函数具有相同的取值，比如”w”或”w+”等。但是你必须保证该字符串的描述和文件实际的打开方式是匹配的。函数fopen()就是返回打开文件的指针；如果操作失败，返回空指针null。

把文件流指针转换成文件描述符用fileno函数，  
其原型为:

int fileno(FILE *stream);

它返回的是和stream文件流对应的文件描述符。如果失败，返回-1；  
当程序执行时，就已经有三个标准文件流打开了，它们分别是（标准输入）stdin，（标准输出）stdout，（标准错误输出）stderr，和流式文件相对应的是，也有三个文件描述符被预先占用（它们分别是：  
0（(标准输入)stdin），1（(标准输出)stdout），2（(标准错误输)stderr））;\\

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[SouthEast]: /images/20220518/e18aaf6d6549420a9a89f499ce60b7e1.png
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