Linux 文件描述符到底是什么东西

• 这篇博客很长，希望你能看完，是我自己对文件描述符的一些理解，希望能帮助到你

文件描述符

什么是文件描述符

• 文件描述符是操作系统在进行进程文件管理时，所引入的一种管理方法，这种管理方法是 先描述文件的一系列信息，然后再通过这个文件描述符，进行文件的一些列读写操作

文件描述符在进程中是如何存储的

• 在进程的PCB中，有专门寸出文件描述符的位置。
• 在PCB中，有一个*files 的指针，这个指针指向一个名叫 files_struct 的指针数组，这里这个指针数组里存储的就是指向不同文件的指针，既然是一个数组，那就可以通过下标进行数组元素的访问，所以，这里数组的下标的值，就是文件描述符的值。
  
• 在linux中，一切皆文件，在计算机当中，我们最常接触的就是标准输入和标准输出，还有标准错误输出，这三个在linux中都是以文件的形式存在的，一个进程在开辟的时候，会自动打开这三个文件，存放在 0 1 2 的下标的位置，所以，这三个对应 标准输入，标准输出，标准错误输出。
• 我们如果在进程中打开文件的时候，系统就会在这个进程的files_struct中添加进对应的文件的指针，然后返回这个文件指针对应的文件描述符，也就是这个文件的下标。我们在进行文件读写操作的时候，如果我们调用的是系统提供的读写操作接口的话，就势必需要使用文件描述符进行操作。（注意，是系统提供的接口，我们在学习语言的时候，其实是通过语言所提供的接口，而非操作系统所提供的接口）这里我画了一个图，帮助你理解系统调用和函数库调用
• 系统调用接口，正是绕过了语言所提供的库函数接口，实现了直接面向操作系统的文件操作

文件描述符的一系列操作

• 如果要直接用文件描述符对文件进行读写操作的话，就需要调用系统提供的接口，系统提供的接口主要有一下几个

• 文件的打开接口

#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);
//参数介绍
flag:
	O_RDONLY：只读打开
	O_WRONLY：只写打开
	O_RDWR ：读写打开
	O_CREAT：若文件不存在，就创建一个文件
	O_APPEND：追加写
	注意，以上三个文件，通过‘|’操作符进行组合，达到对应的目的，至于为什么是‘|’，你可以理解为，不同的flag对应不同的 二进制位的1，通过‘|’，可以将这些flag结合起来，达到对应的目的。
	返回值：如果成功，返回对应的文件描述符，如果失败，返回-1
	mode就是权限，对应的0000这四个位的权限，一般设置为0644，如果不进行设置的话，就会随机生成文件的权限。

• 文件的读写接口

#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);

这里的fd，就是文件对应的文件描述符，可以看到，系统所提供的这几个接口，都是通过文件描述符，
对文件进行的操作。
//////////////////////////////
在write和read函数中，buf就是缓冲区，write通过缓冲区向文件里写数据，read通过缓冲区，
将从文件里读到的数据写入到缓冲区里，然后带回来。 
write和read 的 count都是一次要读或写的期望个数。read的期望数量可以大于你读到的数据的长度，
读到文件的结尾就会自动停止，但是写的话，最多不能超过你所写的数据的长度。

• 以上就是文件读写操作的一些接口，如何使用这些接口，看接下来的代码

 
#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);//以只写的方式打开文件，
                //如果文件不存在，就创建一个文件。主意路径名，如果你没有写绝对路径的话，
                //就会在当前程序所在的目录下创建文件。
	char *msg = "hello world\n";
 	if(fd_wr < 0)//判断文件是否打开成功
 	{
     perror("open file");
 	}
 	write(fd_wr,msg,strlen(msg));//向文件里写数据
 	close(fd_wr);//关闭文件
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 	int fd_rd = open("hello.txt",O_RDONLY);//以只读方式打开文件
 	if(fd_wr < 0)//判断文件是否打开成功
 	{
    	 perror("open file");
 	}
 	ssize_t s = read(fd_rd,buf,sizeof(buf));//将文件里的数据读入到buf中，并返回读到的字节数
 	buf[s] = '\0';//最读到的字符串最后加0，结尾，方便打印
 	printf("%s",buf);                                                                                                                      
 	close(fd_rd);//关闭文件
 	return 0;
}

• 以上，便是对文件的基本读写操作，在操作系统中，如果想对文件进行操作的话，利用的就是文件描述符，如果你在输出的时候，向标准输出文件中写数据的话，系统就会将数据写到显示器上，但是，有一点要注意，就是在写完之后，需要将标准输出中缓冲区内的数据刷出来，才能直观的看到所写入的数据

注意事项

• 文件描述符在分配的时候，并不是按照你打开的文件的顺序进行分配的，而是，从目前能分配的最小的文件描述符进行分配，比如说：你如果关闭了这个进程的标准输入和标准输出，这两个文件的文件描述符就会被释放，然后，再次打开一个新的文件的时候，就会给这个文件分配一个0的文件描述符，占有标准输入的文件描述符的位置。
• 在进行文件读写操作过后，一定要记得关闭文件。