9、深入探讨基于文件描述符的 I/O 操作

深入探讨基于文件描述符的 I/O 操作

1. 基于文件描述符的 I/O 概述

在 Linux 等 UNIX 兼容操作系统中，基于文件描述符的 I/O 是一种独特的文件 I/O 方式。虽然许多其他平台的 C 开发环境可能提供部分支持，但这种 I/O 方式主要是 UNIX 特有的。相比之下，基于文件指针（stdio）的 I/O 更具可移植性。不过，在某些情况下，如磁带 I/O 以及 TCP/IP 的 BSD 套接字编程接口（在 TCP 会话建立后），仍需要使用基于文件描述符的 I/O。

在这些系统中，文件接口不仅适用于普通文件，还可用于多种设备，如磁带驱动器、控制台、串口、伪终端、打印机端口、声卡和鼠标等，这些设备被视为字符特殊设备，在应用程序看来与普通文件类似。TCP/IP 和 UNIX 域套接字在建立连接后，也可使用文件描述符像操作标准文件一样进行处理，管道同样如此。

1.1 文件描述符

文件描述符是一个整数，用作与每个进程关联的打开文件表的索引。其中，值 0、1 和 2 具有特殊含义，分别对应标准输入（stdin）、标准输出（stdout）和标准错误输出（stderr）流，这三个流通常连接到用户的终端，但可以重定向。

使用文件描述符 I/O 和文件指针 I/O（基于文件描述符 I/O 构建）存在许多安全隐患，需要谨慎使用。

1.2 使用文件描述符的系统调用

许多系统调用会使用文件描述符，大多数这些调用在出错时返回 -1，并将变量 errno 设置为错误代码。错误代码在各个系统调用的手册页以及 errno 的手册页中有详细记录，可使用 perror() 函数根据错误代码打印错误信息。