文件操作之文件描述符及其操作原理

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系统中的文件

程序文件通常以二进制数据形式存在，被放置在存储媒介中（如硬盘、光盘、磁带、软盘等等），以物理文件的形式存在。

文件描述符

对于内核而言，所有打开的文件都有一个非负整数的文件描述符对应。打开 ./a.out 一个进程时可能会打开多个文件，进程同时在内核中建立结构体管理这些文件，文件描述符号 fd 就是指向这些文件的指针。函数 open 通过文件描述符（索引）对文件进行管理操作。当读写一个文件时，将文件描述符其作为参数传递给 read、 write ，最后 close 文件即可。

一个文件描述符对应一个进程，其作用域就是当前进程。出了这个进程，文件描述符就没有意义了。

演示代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h> 
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>

int main()
{
    
    
        int fd;
        //字符串本身就是一个指针。
        fd = open("./file1", O_RDWR); 
        if(fd == -1)
        {
    
    
                printf("Open file1 failed.\n");
                fd = open("./file1", O_RDWR|O_CREAT, 0600);
				printf("fd = %d\n", fd);
				
                if(fd > 0){
    
    
                        printf("Creat file1 success.\n");
                }
        }
        //程序读写完成后一定要关闭文件，否则可能会造成文件损坏。
        close(fd)
        return 0;
}

对于文件描述符以上只是非常粗糙的论述，若是深入则会碰到Linux系统更多的层面，推荐阅读这篇博文。
https://www.cnblogs.com/lwyeric/p/13598704.html

Linux系统文件操作原理

 	打开/创建文件
	读取/写入文件
	关闭文件

当我们 open 一个文件时，内核做了如下操作：

内核在进程中建立一个打开文件的数据结构，记录下我们打开的这个文件；
内核在内存申请一段内存，并且将静态文件的内容从块设备中读取到内核中特定地址管理存放（称为动态文件）。

打开文件以后，对这个文件的读写操作都是针对内存中这一份动态文件，并不是针对静态文件。当我们对动态文件进行读写以后，内存中的动态文件和块设备文件中的静态文件就不同步了。当我们 close 关闭动态文件时，内核将内存中的动态文件的内容同步更新到块设备中的静态文件。

如此设计的原因在于块设备本身读写非常不灵活，是按块读写的。内存是按字节单位操作的，而且可以随机操作。

文章更新记录

文章初次完成（本来应该在 fork 那篇之前完成的）。「2021.1.17 14:20」
修改错别字。「2021.1.17 14:22」
修改文章标题。「2021.1.18 15:35」