简析文件描述符（fd）和FILE结构体的关系-优快云博客

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文件描述符是访问文件的关键，非负整数表示，标准输入、输出、错误的描述符分别为0、1、2。C语言的FILE结构体用于文件操作，其重要成员包括文件描述符和缓冲区大小。当创建文件时，FILE结构体与文件描述符关联，添加到文件描述符表中。

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文件描述符（fd）

文件描述符（file descriptor）用来访问文件。文件描述符是非负整数。打开现存文件或新建文件时，内核会返回一个文件描述符。读写文件也需要使用文件描述符来指定待读写的文件。

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。
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一个进程的文件描述符与对应的文件的关系图：
这里写图片描述

FILE结构体

C语言的stdio.h头文件中，定义了用于文件操作的结构体FILE。这样，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。
FILE结构体中最重要的两个成员变量是：
文件描述符和缓冲区的大小

//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;
    char *_base;         //缓冲区基址
    int   _flag;         //文件读写模式
    int   _file;         //文件描述符
    int   _charbuf;      //缓冲区剩余自己个数
    int   _bufsiz;       //缓冲区大小
    char *_tmpfname;
};
typedef struct _iobuf FILE;

FILE结构体与文件描述符之间的关系：

这里写图片描述
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。