文章目錄

• • 文件描述符
  • 提出前提
  • 簡介
  • • 如何創(chuàng)建文件描述符
  • 20220411 文件描述符擴(kuò)展

文件描述符

內(nèi)核（kernel）利用文件描述符（file descriptor）來訪問文件。文件描述符是非負(fù)整數(shù)。打開現(xiàn)存文件或新建文件時(shí)，內(nèi)核會(huì)返回一個(gè)文件描述符。讀寫文件也需要使用文件描述符來指定待讀寫的文件。

提出前提

每一個(gè)文件描述符會(huì)與一個(gè)打開文件相對(duì)應(yīng)，同時(shí)，不同的文件描述符也會(huì)指向同一個(gè)文件。相同的文件可以被不同的進(jìn)程打開也可以在同一個(gè)進(jìn)程中被多次打開。系統(tǒng)為每一個(gè)進(jìn)程維護(hù)了一個(gè)文件描述符表，該表的值都是從0開始的，所以在不同的進(jìn)程中你會(huì)看到相同的文件描述符，這種情況下相同文件描述符有可能指向同一個(gè)文件，也有可能指向不同的文件。具體情況要具體分析，要理解具體其概況如何，需要查看由內(nèi)核維護(hù)的3個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

進(jìn)程級(jí)的文件描述符表；

系統(tǒng)級(jí)的打開文件描述符表；

文件系統(tǒng)的i-node表。

簡介

文件描述符在形式上是一個(gè)非負(fù)整數(shù)。實(shí)際上，它是一個(gè)索引值，指向內(nèi)核為每一個(gè)進(jìn)程所維護(hù)的該進(jìn)程打開文件的記錄表。當(dāng)程序打開一個(gè)現(xiàn)有文件或者創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí)，內(nèi)核向進(jìn)程返回一個(gè)文件描述符。在程序設(shè)計(jì)中，一些涉及底層的程序編寫往往會(huì)圍繞著文件描述符展開。但是文件描述符這一概念往往只適用于UNIX、Linux這樣的操作系統(tǒng)。

習(xí)慣上，標(biāo)準(zhǔn)輸入（standard input）的文件描述符是 0，標(biāo)準(zhǔn)輸出（standard output）是 1，標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤（standard error）是 2。盡管這種習(xí)慣并非Unix內(nèi)核的特性，但是因?yàn)橐恍?shell 和很多應(yīng)用程序都使用這種習(xí)慣，因此，如果內(nèi)核不遵循這種習(xí)慣的話，很多應(yīng)用程序?qū)⒉荒苁褂谩?/p>

POSIX 定義了 STDIN_FILENO、STDOUT_FILENO 和 STDERR_FILENO 來代替 0、1、2。這三個(gè)符號(hào)常量的定義位于頭文件 unistd.h。

文件描述符的有效范圍是 0 到 OPEN_MAX。一般來說，每個(gè)進(jìn)程最多可以打開 64 個(gè)文件（0 — 63）。對(duì)于 FreeBSD 5.2.1、Mac OS X 10.3 和 Solaris 9 來說，每個(gè)進(jìn)程最多可以打開文件的多少取決于系統(tǒng)內(nèi)存的大小，int 的大小，以及系統(tǒng)管理員設(shè)定的限制。Linux 2.4.22 強(qiáng)制規(guī)定最多不能超過 1,048,576 。

文件描述符是由無符號(hào)整數(shù)表示的句柄，進(jìn)程使用它來標(biāo)識(shí)打開的文件。文件描述符與包括相關(guān)信息（如文件的打開模式、文件的位置類型、文件的初始類型等）的文件對(duì)象相關(guān)聯(lián)，這些信息被稱作文件的上下文。

如何創(chuàng)建文件描述符

進(jìn)程獲取文件描述符最常見的方法是通過本機(jī)子例程open或create獲取或者通過從父進(jìn)程繼承。后一種方法允許子進(jìn)程同樣能夠訪問由父進(jìn)程使用的文件。文件描述符對(duì)于每個(gè)進(jìn)程一般是特定的。當(dāng)用fork子例程創(chuàng)建某個(gè)子進(jìn)程時(shí)，該子進(jìn)程會(huì)獲得其父進(jìn)程所有文件描述符的副本，這些文件描述符在執(zhí)行fork時(shí)打開。在由fcntl、dup和dup2子例程復(fù)制或拷貝某個(gè)進(jìn)程時(shí)，會(huì)發(fā)生同樣的復(fù)制過程。

對(duì)于每個(gè)進(jìn)程，操作系統(tǒng)內(nèi)核在u_block結(jié)構(gòu)中維護(hù)文件描述符表，所有的文件描述符都在該表中建立索引。

參考文章：文件描述符

20220411 文件描述符擴(kuò)展

Linux—文件描述符、進(jìn)程、線程

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的文件描述符fd是什么？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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