文件描述符与文件流指针以及重定向

文件描述符？文件流指针？

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前言

在C标准库的I/O中我们提到文件流指针，在系统调用i/O接口中提到了文件描述符。这次来看看这两个东西有什么区别

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一、文件描述符是什么？

由上图可知，文件描述符就是从0开始的小整数。当我们打开文件时，操作系统在内存中要创建相应的数据结构来描述目标文件。于是就有了file结构体，表示一个已经打开的文件对象，而进程执行open系统调用，所以必须让进程和文件关联起来。每个进程都有一个指针*files（在pcb中），然后这个指针指向打开文件的指针！所以，本质上，文件描述符就是该数组的下标。所以，只要拿着文件描述符，就可以找到对应的文件。

我们尝试打印一下这个文件描述符的值；

然后我们再关闭1号描述符（stdout）；

因为关闭了标准输出stdout，1号位置空出来，fd便会占据1号位置，数据并非写入到标准输出流，而是写入到当前“1”号描述符指向的my*file文件的缓冲区，由于“换行刷新缓冲“只能在stdout有效所以不打印；
然后我们再手动刷新缓冲区，1就会被打印出来。

然后我们再关闭“0”或者“2”号描述符；

此时我们便可以得出一个重要的结论暨文件描述符的分配规则：在files_struct数组当中，找到当前没有被使用的最小的一个下标，作为新的文件描述符。

二、文件描述符和文件流指针的关系

文件流指针：库函数IO接口的操作句柄FILE *fp；
文件描述符：系统调用IO接口的操作句柄 int fd。
库函数与系统调用接口的关系：库函数封装了系统调用接口。
文件流指针的标准输入输出和错误：stdin、stdout、stderr。
我们看一下源码：

stdin、stdout、stderr这三个都是struct _IO_FILE 类型的指针。

上图中将结构体重定义为FILE，就是文件流指针。

文件流指针归根究底就是个结构体，里面包含了一个成员变量，就是文件描述符，相当于文件流指针是对文件描述符的一层封装。
例如我们使用fopen时，实际上是把open返回的fd赋给了在文件流指针的结构体中封装的_fileno。

三、重定向

代码如下（示例）：上面我们举的关闭1号描述符的例子中，本来应该输出到显示器上的内容，却输出到了我们指定的文件中，其中fd = 1，这种现象就叫做“输出重定向”，字面意思可以大概理解为把stdout用新的文件替代了。
常见的重定向有：> (清空重定向)；>>(追加重定向)
举个栗子：

实质就是改变了数据流向。

重定向的原理：通过改变文件描述符对应位置的文件描述信息，进而改变所操作的文件，实现数据流向的改变。

dup2系统调用接口：

dup2（old fd， new fd）；让new fd成为old fd的复制版。

#include 
#include 
#include 

int main(int argc, char *argv[])
{
     
    //close(1);   
    int fd = open("./_file_test.txt",O_CREAT|O_RDWR|O_TRUNC,0664);
    if(fd<0)
    {
     
        perror("open error");
        return -1;
    }
    dup2(fd,1);//
    printf("fd = %d\n",fd);//打印文件描述符的值
    fflush(stdout);
    close(fd);
    return 0;
}

1复制了fd的描述信息，所以1也指向fd指向的文件。也不会打印在显示屏上，而是将数据写入fd指的文件中。

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总结

文件流指针是结构体，文件描述符是数组下标，重定向就是改变数据流向