Linux系统编程-文件操作（一）：文件描述符（Linux系统中，一切皆文件）【文件描述符是非负整数，是文件的标识】【打开现存文件或新建文件时，系统（内核）会返回一个文件描述符，用来指定已打开的文件】

以你之姓@ 2023-09-27 11:03 117阅读 0赞

## 一、“文件描述符”简介 ##

在 Linux 的世界里，一切设备皆文件。

我们可以系统调用中 I/O 的函数（I：input，输入；O：output，输出），对文件进行相应的操作（ open()、close()、write() 、read() 等）。

打开现存文件或新建文件时，系统（内核）会返回一个文件描述符，文件描述符用来指定已打开的文件。这个文件描述符相当于这个已打开文件的标号，文件描述符是非负整数，是文件的标识，操作这个文件描述符相当于操作这个描述符所指定的文件。

程序运行起来后（每个进程）都有一张文件描述符的表，标准输入、标准输出、标准错误输出设备文件被打开，对应的文件描述符 0、1、2 记录在表中。

程序运行起来后这三个文件描述符是默认打开的。

#define STDIN_FILENO  0 //标准输入的文件描述符
    #define STDOUT_FILENO 1 //标准输出的文件描述符
    #define STDERR_FILENO 2 //标准错误的文件描述符

在程序运行起来后打开其他文件时，系统会返回文件描述符表中最小可用的文件描述符，并将此文件描述符记录在表中。

![0b11e56b463a42f8914ace7a06bba7cf.png][]

**最大打开的文件个数**

Linux 中**一个进程**最多只能打开 NR\_OPEN\_DEFAULT （即1024）个文件，故当文件不再使用时应及时调用 close() 函数关闭文件。

*  查看当前系统允许打开最大文件个数：
    
    > cat /proc/sys/fs/file-max
 *  当前默认设置最大打开文件个数1024
    
    > ulimit -a
 *  修改默认设置最大打开文件个数为4096
    
    > ulimit -n 4096

## 二、文件描述符复制 ##

### 1、概述 ###

dup() 和 dup2() 是两个非常有用的系统调用，都是用来复制一个文件的描述符，使新的文件描述符也标识旧的文件描述符所标识的文件。

这个过程类似于现实生活中的配钥匙，钥匙相当于文件描述符，锁相当于文件，本来一个钥匙开一把锁，相当于，一个文件描述符对应一个文件，现在，我们去配钥匙，通过旧的钥匙复制了一把新的钥匙，这样的话，旧的钥匙和新的钥匙都能开启这把锁。

对比于 dup(), dup2() 也一样，通过原来的文件描述符复制出一个新的文件描述符，这样的话，原来的文件描述符和新的文件描述符都指向同一个文件，我们操作这两个文件描述符的任何一个，都能操作它所对应的文件。

### 2、dup函数 ###

#include <unistd.h>
    
    int dup(int oldfd);
    功能：
        通过 oldfd 复制出一个新的文件描述符，新的文件描述符是调用进程文件描述符表中最小可用的文件描述符，最终 oldfd 和新的文件描述符都指向同一个文件。
    参数：
        oldfd : 需要复制的文件描述符 oldfd
    返回值：
            成功：新文件描述符
            失败： -1

### 3、dup2函数 ###

#include <unistd.h>
    
    int dup2(int oldfd, int newfd);
    功能：
        通过 oldfd 复制出一个新的文件描述符 newfd，如果成功，newfd 和函数返回值是同一个返回值，最终 oldfd 和新的文件描述符 newfd 都指向同一个文件。
    参数：
        oldfd : 需要复制的文件描述符
        newfd : 新的文件描述符，这个描述符可以人为指定一个合法数字（0 - 1023），如果指定的数字已经被占用（和某个文件有关联），此函数会自动关闭 close() 断开这个数字和某个文件的关联，再来使用这个合法数字。
    返回值：
        成功：返回 newfd
        失败：返回 -1

### 4、示例分析 ###

![c6f3b2abee1a4ae995f24f6c48dba827.png][]

## 三、fcnlt函数 ##

#include <unistd.h>
    #include <fcntl.h>
    
    int fcntl(int fd, int cmd, ... /* arg */);
    功能：改变已打开的文件性质，fcntl针对描述符提供控制。
    参数：
        fd：操作的文件描述符
        cmd：操作方式
        arg：针对cmd的值，fcntl能够接受第三个参数int arg。
    返回值：
        成功：返回某个其他值
        失败：-1

fcntl函数有5种功能：

*  1) 复制一个现有的描述符（cmd=F\_DUPFD）
 *  2) 获得／设置文件描述符标记(cmd=F\_GETFD或F\_SETFD)
 *  3) 获得／设置文件状态标记(cmd=F\_GETFL或F\_SETFL)
 *  4) 获得／设置异步I/O所有权(cmd=F\_GETOWN或F\_SETOWN)
 *  5) 获得／设置记录锁(cmd=F\_GETLK, F\_SETLK或F\_SETLKW)

// 等价于dup()
        int new_fd = fcntl(fd, F_DUPFD, 0);
    
        // 获取文件状态标志
        int flag = fcntl(fd, F_GETFL, 0);
        switch (flag & O_ACCMODE)
        {
        case O_RDONLY:
            printf("read only\n");
            break;
        case O_WRONLY:
            printf("write only\n");
            break;
        case O_RDWR:
            printf("read and write\n");
            break;
        default:
            break;
        }
    
        if (flag & O_APPEND)
        {
            printf("append\n");
        }
    
        flag |= O_APPEND; // 追加flag
        fcntl(fd, F_SETFL, flag); //设置文件状态标记

#include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
    #include <unistd.h>
    
    //文件描述符复制
    int main(void)
    {
        int fd = -1;
        int ret = -1;
    
        //1. 打开文件 Ctrl + P
        fd = open("txt", O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
        if (-1 == fd)
        {
            perror("open"); 
            return 1;
        }
    
    
        //2. 获取文件状态标志
        ret = fcntl(fd, F_GETFL);
        if (-1 == ret)
        {
            perror("fcntl"); 
            return 1;
        }
    
        if (ret & O_NONBLOCK)
        {
            printf("设置为非阻塞...\n"); 
        }
        else
        {
            printf("设置为阻塞...\n"); 
        }
    
    
        //设置为非阻塞
        ret |= O_NONBLOCK;
        ret = fcntl(fd, F_SETFL, ret);
        if (-1 == ret)
        {
            perror("fcntl"); 
            return 1;
        }
    
        //2. 获取文件状态标志
        ret = fcntl(fd, F_GETFL);
        if (-1 == ret)
        {
            perror("fcntl"); 
            return 1;
        }
    
        if (ret & O_NONBLOCK)
        {
            printf("设置为非阻塞...\n"); 
        }
        else
        {
            printf("设置为阻塞...\n"); 
        }
    
    
    
            
        //3. 关闭文件
        close(fd);
    
        return 0;
    }

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