LINUX文件fd（file descriptor）文件描述符

1.文件接口

1.1open

1.2C语言为什么要对open进行封装

2.fd

demo代码

第一个问题

第二个问题

打开文件流程

引言：在学习C语言的时候，我们见过很多的文件的接口，例如fopen，fwrite，fclose等等，但是仅仅凭借C语言的知识，我们并没有办法完全理解，只是知道怎么去用，希望看完这篇文章能加深你对文件的理解。

1.文件接口

C语言的各种的文件接口，必然是对系统调用的封装，打开一个文件必须，先将其加载到内存，这只有操作系统才能做到。

1.1open

返回值：打开或者创建新文件的fd（file descriptor）文件描述符，为什么是int，后面会讲。

pathname：打开或者创建文件的名字。

flag：打开方式（利用位图传参）

O_RDONLY以只读的方式打开

O_WRONLY以只写的方式打开

O_RDWR以读写的方式打开

O_APPEND以追加的方式打开

O_CREAT如果文件不存在，就创建个新文件

O_TRUNC打开时将文件清空

mode：新创建文件的权限，受权限掩码影响。

其实这里已经很明显了，fopen("xxx","w")就是open("xxx",O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC)

1.2C语言为什么要对open进行封装

因为不同平台的open接口是不同的，将open封装，保证了C语言的跨平台性，fopen调用不同平台的open接口。

2.fd

demo代码

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main()
{
    umask(0);//权限掩码设置为0
    int fd1 = open("log1.txt", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0666);
    int fd2 = open("log2.txt", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0666);
    int fd3 = open("log3.txt", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0666);
    int fd4 = open("log4.txt", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0666);
   
   if(fd == -1)
    {
        perror("open");
        return 1;
    }

    printf("fd: %d\n", fd1);
    printf("fd: %d\n", fd2);
    printf("fd: %d\n", fd3);
    printf("fd: %d\n", fd4);
   


}

创建了文件，并且把他们fd全部打印出来。

执行结果

看到这个执行结果有2个问题

1.0 1 2去哪里了

2.fd有些像数组下标

第一个问题

0 1 2是程序默认打开的三个文件流

stdin: 0 标准输入键盘设备

stdout：1 标准输出显示器设备

stderr：2 标准错误显示器设备

printf("%d\n", stdin->_fileno);
printf("%d\n", stdout->_fileno);
printf("%d\n", stderr->_fileno);

第二个问题

stdin的类型是FILE * ,很明显stdin是一个结构体指针，说明LINUX系统内核中存在一种结构体，来描述文件。

struct file 就是对文件的描述，每个struct file都会存在一个struct file*next 指向下个struct file，操作系统就把对文件的管理，转化为对这个链表的管理。

打开文件的本质就是，程序执行open系统调用将文件打开，进程为了知道自己打开了哪些文件，在task_struct中会有一个struct file_struct *file的指针指向，一个struct file_struct的结构体，这个结构体中存在一个 struct file*的数组，fd就是这个数组的下标，我们通过fd就能找到对应的 struct file。