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文件描述符

系統(tǒng)調(diào)用 open

為什么fd從3開(kāi)始呢？

為什么是0,1,2,3...呢？

文件描述符分配規(guī)則?

系統(tǒng)調(diào)用 close

系統(tǒng)調(diào)用 wirte

系統(tǒng)調(diào)用 read

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文件描述符

在了解文件描述符之前，先了解關(guān)于操作文件的系統(tǒng)調(diào)用，C語(yǔ)言中的fwrite，fread等等對(duì)文件操作的函數(shù)不是系統(tǒng)調(diào)用，而是C語(yǔ)言對(duì)系統(tǒng)調(diào)用做的封裝。

語(yǔ)言為什么對(duì)系統(tǒng)調(diào)用封裝？

1.原生的系統(tǒng)接口，使用成本較高

2.不同系統(tǒng)系統(tǒng)接口不同，直接使用接口，語(yǔ)言不具備跨平臺(tái)性

什么是跨平臺(tái)性？

C語(yǔ)言窮舉了所有OS系統(tǒng)的底層接口并進(jìn)行條件編譯去封裝不同系統(tǒng)的系統(tǒng)調(diào)用，就讓C語(yǔ)言寫(xiě)的程序在不同的OS下都能正常編譯運(yùn)行，就稱(chēng)C語(yǔ)言具有跨平臺(tái)性。

系統(tǒng)調(diào)用 open

參數(shù)含義是：open（文件路徑，打開(kāi)方式，權(quán)限）?

參數(shù)flag表示打開(kāi)方式，用宏傳遞，有O_RDONLY只讀,O_WRONLY只寫(xiě)，O_RDWR讀寫(xiě)三者取一，可加O_CREAT,O_TRUNC等，添加參數(shù)時(shí)用 | 的方式，因?yàn)橄到y(tǒng)調(diào)用傳遞標(biāo)記位，是位圖結(jié)構(gòu)來(lái)傳遞的，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)不同的比特位具有不同的含義，或上不同的宏就是給不同位標(biāo)記。

參數(shù)mode表示權(quán)限傳遞八進(jìn)制數(shù)字，比如0666就可以了，如果要防止系統(tǒng)默認(rèn)權(quán)限掩碼影響，可以先調(diào)用umask函數(shù)修改權(quán)限。

返回值：返回文件描述符，-1返回值代表錯(cuò)誤

使用示例：

輸出：

為什么fd從3開(kāi)始呢？

因?yàn)?表示標(biāo)準(zhǔn)輸入，1表示標(biāo)準(zhǔn)輸出，2表示標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤，當(dāng)程序運(yùn)行的時(shí)候，這三個(gè)文件已經(jīng)被默認(rèn)打開(kāi)了，在C語(yǔ)言封裝的結(jié)構(gòu)體FILE中就有fileno成員就是表示文件描述符，比如下面代碼輸出：

為什么是0,1,2,3...呢？

內(nèi)核中用struct file結(jié)構(gòu)體描述被打開(kāi)的 文件（被打開(kāi)的文件在內(nèi)存中），進(jìn)程pcb中有struct files_struct *files指針，指向描述進(jìn)程打開(kāi)文件的結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體中有struct file*fd_array[]指針數(shù)組存放指針，指針指向內(nèi)核打開(kāi)的文件，內(nèi)核打開(kāi)的文件被OS用鏈表維護(hù)起來(lái)。

從內(nèi)核代碼可以看到：

PCB中的files_struct:

files_struct中的文件指針數(shù)組：

轉(zhuǎn)到file的定義看到address_space：

其內(nèi)部封裝了文件的緩沖區(qū)：

上述內(nèi)容畫(huà)圖理解下：

文件描述符分配規(guī)則?

從頭遍歷fd_array[]數(shù)組，找到一個(gè)最小的沒(méi)有被使用的下標(biāo)，比如關(guān)閉1號(hào)文件，打開(kāi)新文件的文件描述符是1，往1文件中打印則會(huì)往新文件打印,先寫(xiě)到了緩沖區(qū)（語(yǔ)言級(jí)別）中 ，加\n也不刷新，因?yàn)閷?xiě)到磁盤(pán)的刷新策略是全緩沖，所以程序運(yùn)行中除非強(qiáng)制刷新否則不刷新，程序退出會(huì)刷新。

使用系統(tǒng)調(diào)用dup2也可以完成上述的重定向操作，拷貝文件描述符對(duì)應(yīng)的內(nèi)容（本質(zhì)是拷貝內(nèi)核文件結(jié)構(gòu)體指針），最終指向同一個(gè)文件?

注意：int dup2(int oldfd,int newfd) ，是將oldfd的內(nèi)容拷貝到newfd，最后只剩oldfd，往newfd輸出就會(huì)輸出到oldfd文件，這就是輸出重定向。

系統(tǒng)調(diào)用 close

函數(shù)原型：int close(int fd)，參數(shù)就是要關(guān)閉的文件的文件描述符

注意，這里的關(guān)閉是進(jìn)程關(guān)閉了文件，管理文件結(jié)構(gòu)體的釋放是OS的工作，文件內(nèi)核結(jié)構(gòu)中用計(jì)數(shù)器存儲(chǔ)文件被打開(kāi)的次數(shù)，進(jìn)程關(guān)閉只需將指針數(shù)組對(duì)應(yīng)下標(biāo)內(nèi)容改成NULL，并將計(jì)數(shù)器--即可。

系統(tǒng)調(diào)用 wirte

從buf中寫(xiě)入fd文件中，寫(xiě)入count字節(jié)，返回值類(lèi)型是ssize_t表示有符號(hào)整數(shù)，寫(xiě)入失敗就返回-1，寫(xiě)入成功就返回寫(xiě)入的個(gè)數(shù)。

系統(tǒng)調(diào)用 read

返回值

>0,返回讀取個(gè)數(shù)

＝0 表示讀取到了EOF

<0 讀取失敗

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標(biāo)題名稱(chēng)：Linux中的文件描述符-創(chuàng)新互聯(lián)
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