linux文件描述符介绍

文件描述符是什么

文件描述符在形式上是一个非负整数。实际上,它是一个索引值,指向内核为每一个进程所维护的该进程打开文件的记录表。当程序打开一个现有文件或者创建一个新文件时,内核向进程返回一个文件描述符。在程序设计中,一些涉及底层的程序编写往往会围绕着文件描述符展开。但是文件描述符这一概念往往只适用于UNIX、Linux这样的操作系统。

习惯上,标准输入(standard input)的文件描述符是 0,标准输出(standard output)是 1,标准错误(standard error)是 2。尽管这种习惯并非Unix内核的特性,但是因为一些 shell 和很多应用程序都使用这种习惯,因此,如果内核不遵循这种习惯的话,很多应用程序将不能使用。

POSIX 定义了 STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO 和 STDERR_FILENO 来代替 0、1、2。这三个符号常量的定义位于头文件 unistd.h。

文件描述符的有效范围是 0 到 OPEN_MAX。一般来说,每个进程最多可以打开 64 个文件(0 — 63)。对于 FreeBSD 5.2.1、Mac OS X 10.3 和 Solaris 9 来说,每个进程最多可以打开文件的多少取决于系统内存的大小,int 的大小,以及系统管理员设定的限制。Linux 2.4.22 强制规定最多不能超过 1,048,576 。

文件描述符是由无符号整数表示的句柄,进程使用它来标识打开的文件。文件描述符与包括相关信息(如文件的打开模式、文件的位置类型、文件的初始类型等)的文件对象相关联,这些信息被称作文件的上下文。

如何创建文件描述符

进程获取文件描述符最常见的方法是通过本机子例程open或create获取或者通过从父进程继承。后一种方法允许子进程同样能够访问由父进程使用的文件。文件描述符对于每个进程一般是唯一的。当用fork子例程创建某个子进程时,该子进程会获得其父进程所有文件描述符的副本,这些文件描述符在执行fork时打开。在由fcntl、dup和dup2子例程复制或拷贝某个进程时,会发生同样的复制过程。
对于每个进程,操作系统内核在u_block结构中维护文件描述符表,所有的文件描述符都在该表中建立索引。

文件描述符合文件指针的区别

文件描述符:在linux系统中,设备也是以文件的形式存在,要对该设备进行操作 就必须先打开这个文件,打开文件就会获得文件描述符,它是个很小的正整数。每个进程在PCB(Process Control Block)中保存着一份文件描述符表,文件描述符就是这个表的索引,每个表项都有一个指向已打开文件的指针。文件描述符的优点:兼容POSIX标准,许 多Linux和UNIX系统调用都依赖于它。文件描述符的缺点:不能移植到UNIX以外的系统上去,也不直观。
文件指针:C 语言中使用的是文件指针而不是文件描述符做为I/O的句柄。文件指针指向进程用户区中的一个被称为FILE结构的数据结构。FILE结构包括一个缓冲区和 一个文件描述符。而文件描述符是文件描述符表的一个索引,因此从某种意义上说文件指针就是句柄的句柄(在Windows系统上,文件描述符被称作文件句 柄)。FILE *中除了包含了fd信息,还包含了IO缓冲,是C标准形式,所以FILE *比fd更适合跨平台,应该多用fopen在,少用open。

 

C语言文件指针与文件描述符之间可以相互转换

这要通过fdopen和fileno两个函数实现。它们都包含在头文件stdio.h中。

fdopen的原型: FILE * fdopen(int filedes, const char *opentype);

第 一个参数filedes是一个打开的文件描述符,opentype是表示打开方式的字符串,和fopen函数具有相同的取值,比如”w”或”w+”等。但 是你必须保证该字符串的描述和文件实际的打开方式是匹配的。函数fopen()就是返回打开文件的指针;如果操作失败,返回空指针null。

把文件流指针转换成文件描述符用fileno函数,其原型为:

int fileno(FILE *stream);

它返回和stream文件流对应的文件描述符。如果失败,返回-1。

当程序执行时,就已经有三个文件流打开了,它们分别是标准输入stdin,标准输出stdout和标准错误输出stderr。和流式文件相对应的是,也有三个文件描述符被预先打开,它们分别是0,1,2,代表标准输入、标准输出和标准错误输出。

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