Linux 文件描述符到底是什麼東西

• 這篇博客很長，希望你能看完，是我自己對文件描述符的一些理解，希望能幫助到你

文件描述符

什麼是文件描述符

• 文件描述符是操作系統在進行進程文件管理時，所引入的一種管理方法，這種管理方法是 先描述文件的一系列信息，然後再通過這個文件描述符，進行文件的一些列讀寫操作

文件描述符在進程中是如何存儲的

• 在進程的PCB中，有專門寸出文件描述符的位置。
• 在PCB中，有一個*files 的指針，這個指針指向一個名叫 files_struct 的指針數組，這裏這個指針數組裏存儲的就是指向不同文件的指針，既然是一個數組，那就可以通過下標進行數組元素的訪問，所以，這裏數組的下標的值，就是文件描述符的值。
  
• 在linux中，一切皆文件，在計算機當中，我們最常接觸的就是標準輸入和標準輸出，還有標準錯誤輸出，這三個在linux中都是以文件的形式存在的，一個進程在開闢的時候，會自動打開這三個文件，存放在 0 1 2 的下標的位置，所以，這三個對應 標準輸入，標準輸出，標準錯誤輸出。
• 我們如果在進程中打開文件的時候，系統就會在這個進程的files_struct中添加進對應的文件的指針，然後返回這個文件指針對應的文件描述符，也就是這個文件的下標。我們在進行文件讀寫操作的時候，如果我們調用的是系統提供的讀寫操作接口的話，就勢必需要使用文件描述符進行操作。（注意，是系統提供的接口，我們在學習語言的時候，其實是通過語言所提供的接口，而非操作系統所提供的接口）這裏我畫了一個圖，幫助你理解系統調用和函數庫調用
• 系統調用接口，正是繞過了語言所提供的庫函數接口，實現了直接面向操作系統的文件操作

文件描述符的一系列操作

• 如果要直接用文件描述符對文件進行讀寫操作的話，就需要調用系統提供的接口，系統提供的接口主要有一下幾個

• 文件的打開接口

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

int open(const char* pathname, int flag);
int open(const char* pathname, int flag, mode_t mode);
//參數介紹
flag:
	O_RDONLY：只讀打開
	O_WRONLY：只寫打開
	O_RDWR ：讀寫打開
	O_CREAT：若文件不存在，就創建一個文件
	O_APPEND：追加寫
	注意，以上三個文件，通過‘|’操作符進行組合，達到對應的目的，至於爲什麼是‘|’，你可以理解爲，不同的flag對應不同的 二進制位的1，通過‘|’，可以將這些flag結合起來，達到對應的目的。
	返回值：如果成功，返回對應的文件描述符，如果失敗，返回-1
	mode就是權限，對應的0000這四個位的權限，一般設置爲0644，如果不進行設置的話，就會隨機生成文件的權限。

• 文件的讀寫接口

#include<unistd.h>

ssize_t write(int fd, const void* buf,size_t count);
ssize_t read(int fd,void *buf,size_t count);
int close(int fd);
off_t lseek(int fd,off_t offset,int whence);

這裏的fd，就是文件對應的文件描述符，可以看到，系統所提供的這幾個接口，都是通過文件描述符，
對文件進行的操作。
//////////////////////////////
在write和read函數中，buf就是緩衝區，write通過緩衝區向文件裏寫數據，read通過緩衝區，
將從文件裏讀到的數據寫入到緩衝區裏，然後帶回來。 
write和read 的 count都是一次要讀或寫的期望個數。read的期望數量可以大於你讀到的數據的長度，
讀到文件的結尾就會自動停止，但是寫的話，最多不能超過你所寫的數據的長度。

• 以上就是文件讀寫操作的一些接口，如何使用這些接口，看接下來的代碼

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

int main()
{
    char buf[100];
    int fd_wr = open("hello.txt",O_WRONLY|O_CREAT,0644);//以只寫的方式打開文件，
                //如果文件不存在，就創建一個文件。主意路徑名，如果你沒有寫絕對路徑的話，
                //就會在當前程序所在的目錄下創建文件。
	char *msg = "hello world\n";
 	if(fd_wr < 0)//判斷文件是否打開成功
 	{
     perror("open file");
 	}
 	write(fd_wr,msg,strlen(msg));//向文件裏寫數據
 	close(fd_wr);//關閉文件
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 	int fd_rd = open("hello.txt",O_RDONLY);//以只讀方式打開文件
 	if(fd_wr < 0)//判斷文件是否打開成功
 	{
    	 perror("open file");
 	}
 	ssize_t s = read(fd_rd,buf,sizeof(buf));//將文件裏的數據讀入到buf中，並返回讀到的字節數
 	buf[s] = '\0';//最讀到的字符串最後加0，結尾，方便打印
 	printf("%s",buf);                                                                                                                      
 	close(fd_rd);//關閉文件
 	return 0;
}

• 以上，便是對文件的基本讀寫操作，在操作系統中，如果想對文件進行操作的話，利用的就是文件描述符，如果你在輸出的時候，向標準輸出文件中寫數據的話，系統就會將數據寫到顯示器上，但是，有一點要注意，就是在寫完之後，需要將標準輸出中緩衝區內的數據刷出來，才能直觀的看到所寫入的數據

注意事項

• 文件描述符在分配的時候，並不是按照你打開的文件的順序進行分配的，而是，從目前能分配的最小的文件描述符進行分配，比如說：你如果關閉了這個進程的標準輸入和標準輸出，這兩個文件的文件描述符就會被釋放，然後，再次打開一個新的文件的時候，就會給這個文件分配一個0的文件描述符，佔有標準輸入的文件描述符的位置。
• 在進行文件讀寫操作過後，一定要記得關閉文件。