Linux基础IO--文件描述符fd/重定向

在学习文件描述符以前，咱们先来看一点其它相关的知识点。

咱们都知道，对一个文件咱们能够进行打开、读、写、关闭操做，在咱们没有接触Linux以前，将信息输出到显示器上，咱们一般能想到的方法有如下几种：

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

int main()
{
	char *msg = "hello world!\n";
	fwrite(msg, strlen(msg), 1, stdout);
	printf("hello world!\n");
	fprintf(stdout, "hello world!\n");
	return 0;
}

C语言会默认帮咱们打开stdin、stdout、stderr这三个流，而且，这三个流的类型都是FILE*型的。

其实，上面三种方式，咱们都是调用的C标准库函数，但在Linux中也有这些操做，而它们都没有带“f”（例如open、read、write、close）,这些实质上是系统调用接口，至关于被库函数进行了一次封装。

接下来，咱们来总结一下“文件描述符”的相关知识点！

1、文件描述符

（1）概念

1.所谓文件描述符，其实就是一个小整数；

2.Linux进程默认状况下会有3个缺省打开的文件描述符，分别是标准输入0，标准输入1，准本错误2；

3.0,1,2,对应的物理设备通常是：键盘、显示器，输入、输出还能够采用以下方式;

1 #include<stdio.h>
  2 #include<sys/types.h>
  3 #include<sys/stat.h>
  4 #include<fcntl.h>
  5 #include<string.h>
  6 
  7 int main()
  8 {
  9     char buf[1024];
 10     ssize_t s=read(0,buf,sizeof(buf));
 11     if(s>0){
 12         buf[s]=0; 
 13         write(1,buf,strlen(buf));
 14         write(2,buf,strlen(buf));
 15     }
 16     return 0;
 17 }

（2）相关图

从这张图，咱们不难看出，文件描述符就是从0开始的小整数。当咱们打开文件时，操做系统在内存中要建立相应的数据结构来描述文件，因而就有了file的结构体，此时已经打开相应文件对象。

并且从上图不难看出，文件描述符本质上就是数组的下标，所以，只要拿着文件描述符，就能够找到对应的文件

（3）文件描述符的分配规则

下面咱们来看一段代码

1 #include<stdio.h>
  2 #include<sys/types.h>
  3 #include<sys/stat.h>
  4 #include<fcntl.h>
  5 
  6 int main()
  7 {
  8     int fd=open("myfile",O_RDONLY);
  9     if(fd<0){
 10         perror("open");
 11         return 1;
 12     }
 13     printf("fd:%d\n",fd);
 14     return 0;
 15 }

输出结果：fd:3。这也就验证了上面所说的一句话，操做系统会默认打开0,1,2，三个文件，存放stdin、stdout、stderror、当咱们再打开一个文件时，它的文件描述符会从3开始。

其实，除了这种状况之外，还有一种状况，当关闭了0、一、2三个文件时，下一次当操做系统打开一个新的文件时，会默认从文件描述符没有使用的最小下标开始。（例如关闭了0，下一次打开一个新的文件时，该新文件描述符为0），说到这里，咱们很容易产生一些疑问，这是怎么回事，下面，咱们再来看一个概念来解决咱们的疑惑吧！

2、重定向

1.常见的重定向有：>（输出重定向）、>>（追加剧定向）、<（输入重定向）

2.以输出重定向为例，咱们来看一段代码：

1 #include<stdio.h>
  2 #include<sys/types.h>
  3 #include<sys/stat.h>
  4 #include<fcntl.h>
  5 #include<stdlib.h>
  6 
  7 int main()
  8 {   
  9     close(1);
 10     int fd=open("myfile",O_WRONLY|O_CREAT,0644);
 11     if(fd<0){
 12         preeor("open");
 13         return 1;
 14     }
 15     printf("fd:%d\n",fd);
 16     fflush(stdout);
 17     close(fd);
 18     exit(0);
 19  
 20 }

咱们会发现，本应该输出到显示器上面的内容，却输出到了文件myfile当中，其中文件myfile的fd为1，这就是所谓的输出重定向。

3.重定向的本质

通常printf往stdout中输出，可是stdout在底层访问文件的时候，找的仍是fd=1，但此时fd:1下标所表示的内容，已经变成了myfile的地址，再也不是显示器文件的地址，因此，输出的任何消息都会往文件中写入，进而完成输出重定向。

经过上面的学习，咱们都知道访问文件都是经过fd访问的，所以C标准库中的FILE结构体内部，一定封装了fd。