【Linux操作系统】简学深悟启示录：文件fd

原创已于 2025-09-08 14:26:11 修改 · 3.7k 阅读

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#linux #运维 #服务器

于 2025-09-08 14:25:37 首次发布

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文章目录

1.前言
2.C文件接口回顾
3.stdin & stdout & stderr
4.系统文件调用
- 4.1 open
- 4.2 write
5.访问文件本质
希望读者们多多三连支持
小编会继续更新
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1.前言

有些东西作为共识原理，我们都要知道，知道我们学习文件到底是在学什么？

文件 = 内容 + 属性
文件分为打开的文件和没打开的文件
已打开的文件本质就是在研究文件和进程的关系
没打开的文件一般存放在磁盘上，我们最关心什么问题？系统是怎么管理文件的？如何先描述再组织的？重定向和缓冲区的本质？

2.C文件接口回顾

在这里插入图片描述

以上代码将会对 C 文件相关的函数使用细节进行回顾，但是具体的函数使用就不回顾了，可自行查询学习

fopen 以写方式打开 log.txt 文件，fwrite 将 str 写入 fp 文件，注意会以二进制写入，所以要符合字符编码，尽量以字符串写入，最后 fclose 关闭文件。运行代码可以发现确实多了一个 log.txt 的文件，该文件创建在与代码编译文件同一目录下，这是默认路径的结果，有没有什么办法改变默认路径呢？

chdir(/home/zzh_test);

chdir 是一种用于修改当前进程工作目录的函数，将这一行代码添加到 main 函数最前面，然后要在 fwrite 后加个 sleep(1000) 用于暂停观察进程状态，还要加个 fflush(fp) 刷新缓冲区（原因后面会讲）

在这里插入图片描述

可以看到文件的路径确实被修改了，能够在 /home/zzh_test 路径下被找到

我们修改 fwrite 之后再次打开文件发现之前内容消失了，这是因为 w 方式打开的文件会清空文件，想要添加内容应该用 a 方式打开

还有很多 C 文件函数就不赘述了~

3.stdin & stdout & stderr

在系统中有三个输入输出流会被默认打开，分别是 stdin (键盘输入)、stdout (显示器输出)、stderr (显示器输出错误信息)

在这里插入图片描述

这三个输入输出流分别对应 0、1、2 的文件描述符，文件描述符可以理解为一种问津标签，这三个输入输出流分别独立互不影响

例如 fprintf(stdout，"hello world") 表示向显示器打印，等价于 printf("hello world")

4.系统文件调用

文件是存在于磁盘上的，访问文件就是访问磁盘，也就是访问硬件，也就是通过代码访问硬件，必定是要经过操作系统的接口的。我们所学的 C 文件函数其实都是封装了系统文件的

在这里插入图片描述

4.1 open

在这里插入图片描述

我们这里介绍下面这条函数：

pathname：要打开或创建的目标文件
flags：打开文件时，可以传入多个参数选项，用下面的一个或者多个常量进行 或运算 构成 flags

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

#define ONE (1<<0) // 1
#define TWO (1<<1) // 2
#define THREE (1<<2) // 4
#define FOUR (1<<3) // 8

void show(int flags)
{
    if(flags&ONE) printf("hello function1\n");
    if(flags&TWO) printf("hello function2\n");
    if(flags&THREE) printf("hello function3\n");
    if(flags&FOUR) printf("hello function4\n");
}

int main()
{
    show(ONE);
    show(TWO);
    show(ONE|TWO);
    show(ONE|TWO|THREE);
    return 0;
}

系统里对于 flags 多个选项组合使用多个功能又互不影响，使用的是以上类似的代码

如果 flags 是 ONE | TWO（0001 | 0010 = 0011），那么 flags & ONE（0011 & 0001 = 0001）和 flags & TWO（0011 & 0010 = 0010）都会非 0，所以会同时打印 hello function1 和 hello function2

flags 参数：

打开方式标志（必选其一，且只能选一个），常用取值：
O_RDONLY：只读模式
O_WRONLY：只写模式
O_RDWR：读写模式
可组合的附加标志（用 | 连接）：
O_CREAT：若文件不存在则创建
O_TRUNC：打开文件时清空原有内容
O_APPEND：追加模式（写入内容到文件末尾）
O_EXCL：与 O_CREAT 一起使用，若文件已存在则报错

mode：当使用 O_CREAT 时，需指定新文件的权限（如 0644），否则可省略

返回值： 文件描述符

4.2 write

在这里插入图片描述

write 的使用和 fwrite 差不多，不过是把目标文件改成文件描述符，返回的是写入的字符个数

使用示例如下：

在这里插入图片描述

5.访问文件本质

上面我们多次提到文件描述符，这到底是什么？又有什么用呢？

内存中的 PCB，即 task_struct，内部有个 struct files_struct* files 指针，指向一个 struct files_struct 结构体，里面包含了一个 struct file *fd_array[]，这个数组就叫文件描述符表，该数组的每个下标就是一个 fd，存储了各个文件存储的地址，fd 相当于文件的标志，这些文件通常是 struct file，描述了一个被打开文件的信息

在这里插入图片描述