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LINUX文件fd(file descriptor)文件描述符

目录

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0int 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。

打开文件流程

首先就要为文件创建一个struct file ,将创建好的struct file链入链表中,然后放到struct file *fd array[],返回文件在数组中的下标。

fd的本质就是数组下标

        

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