基础IO入门：文件描述符的引入（Linux系统编程核心概念）

在Linux系统编程中，基础IO是必须掌握的知识点。而文件描述符（File Descriptor）则是理解IO操作的核心。本文将带你一步步引入文件描述符的概念，让你从零开始掌握它。

从C库函数到系统调用

当我们使用C语言进行文件操作时，通常使用fopen、fclose、fread、fwrite等函数。这些是C标准库提供的函数，它们内部实际上调用了操作系统的系统调用，如open、close、read、write。在Linux中，这些系统调用通过文件描述符来操作文件。

什么是文件描述符？

文件描述符是一个非负整数，它是内核为了高效管理已被打开的文件所创建的索引。当进程打开一个现有文件或创建一个新文件时，内核向进程返回一个文件描述符。后续对该文件的所有操作，都通过这个文件描述符进行。

在Linux中，每个进程都有一个文件描述符表，记录该进程打开的所有文件。文件描述符就是这个表的索引。默认情况下，每个进程启动时会有三个已经打开的文件描述符： 0：标准输入（stdin） 1：标准输出（stdout） 2：标准错误（stderr）

基础IO入门：文件描述符的引入（Linux系统编程核心概念）文件描述符基础IO Linux系统编程文件操作第1张

文件描述符的分配规则

当我们使用open打开一个新文件时，内核会分配当前进程中最小的未使用文件描述符。例如，如果标准输入、输出、错误都已占用，那么第一个打开的文件将获得文件描述符3。

示例代码

下面是一个简单的示例，打开一个文件并获取文件描述符：

#include #include #include #include #include int main() {    int fd = open("test.txt", O_RDONLY);    if (fd == -1) {        perror("open");        return 1;    }    printf("文件描述符: %d", fd);    close(fd);    return 0;}

运行该程序，你将看到输出的文件描述符通常是3（如果之前没有关闭其他文件）。

文件描述符与FILE指针的关系

C标准库中的FILE结构体是对文件描述符的封装。FILE结构体内部包含了一个文件描述符成员，以及缓冲区等。例如，在glibc中，FILE结构体中的_fileno字段就是文件描述符。所以，fopen返回的FILE*实际上是对底层文件描述符的包装。

文件描述符的重要性

文件描述符是Linux系统编程中进行IO操作的基础。理解它，有助于我们深入理解重定向、管道、网络编程等高级概念。因此，掌握基础IO，从理解文件描述符开始。

通过本文，你应该对文件描述符有了初步的认识。在后续文章中，我们将继续探讨文件描述符的更多特性，如文件描述符的复制、重定向等。

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