简析文件描述符(fd) 和 FILE结构体的关系
来源:互联网 发布:安卓新版淘宝指纹支付 编辑:程序博客网 时间:2024/06/10 13:34
文件描述符(fd)
对于linux而言,所有对设备和文件的操作都使用文件描述符来进行的。文件描述符是一个非负的整数,它是一个索引值,指向内核中每个进程打开文件的记录表。当打开一个现存文件或创建一个新文件时,内核就向进程返回一个文件描述符;当需要读写文件时,也需要把文件描述符作为参数传递给相应的函数。
通常情况下,将一个程序从硬盘加载到内存后,这个程序就化身为了一个进程,这时系统会默认打开三个文件:
标准输入(stdin)、标准输出(stdout)、标准错误(stderr)。这三个文件相对应的三个文件描述符分别为0、1、2。所以后面如果创建新文件,那么此时这个新文件的文件描述符就是3,以此类推。
这是因为在Linux中,文件的描述符分配是,从3开始,从当前最小的且未被分配的文件描述符中分配。
一个进程的文件描述符与对应的文件的关系图:
FILE结构体
c语言的stdio头文件中,定义了用于文件操作符的结构体FILE,因此我们通过fopen返回一个文件指针(指向FILE结构体的指针)来进行文件操作。文件指针进程的用户空间中的FILE结构体。
FILE结构体中的两个成员变量:文件描述符和缓冲区大小。
C语言文件指针域文件描述符之间可以相互转换:
int fileno(FILE* stream){ FILE* fdopen(int fd, const char* mode) struct_iobuf { char* _ptr; //缓冲区当前指针 int _cnt; //缓冲区相对位置 char* _base; //缓冲区基址 int _file; //文件描述符 int _flag; //文件读写模式 int _charbuf; //缓冲区剩余个数 int _bufsiz; //缓冲区大小 char* _tmpfname; //临时文件名 };}typedef struct_iobuf FILE
FILE结构体包含了文件操作的基础属性,fd(文件描述符)只是FILE结构体的其中一个成员,实际上,FILE结构体是间接地操作系统的文件控制块的(PCB)来实现对文件的操作,FILE结构体中的_file,也就是临时文件描述符,作为进入打开文件索引的整数。文件描述符是位于系统调用层(sys call)而文件指针是位于C库(lib call)的.
file结构体的几个重要的成员变量:
f_flags:表示打开文件的权限 。
f_pos:表示当前读写文件的位置。
f_count:表示打开文件的引用计数,如果有多个文件指针指向它,就会增加f_count的值。
f_mode:设置对文件的访问模式,例如:只读,只写、可读可写等。
小结
file_struct是操作系统用来管理文件的数据结构,
当我们创建一个进程时,会创建文件描述符表,
进程控制块PCB中的fs指针指向文件描述符表,
当我们创建文件时,会为指向该文件的指针FILE*关联一个文件描述符并添加在文件描述符表中。
在文件描述符表中fd相当于数组的索引,FILE*相当于数组的内容,指向一个文件结构体。
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