2012年12月21日

“Unix 中所有的东西就是文件！”那个家伙也许正在说到一个事实：Unix 程序在执行任何形式的 I/O 的时候，程序是在读或者写一个文件描述符。一个文件描述符只是一个和打开的文件相关联的整数。但是(注意后面的话)，这个文件可能是一个网络连接，FIFO，管道，终端，磁盘上的文件 或者什么其他的东西。Unix中所有的东西是文件！因此，你想和 Internet 上别 的程序通讯的时候，你将要通过文件描述符。最好相信刚才的话。
现在你脑海中或许冒出这样的念头：“那么我从哪里得到网络通讯的文件描述符呢，聪明 人？”无论如何，我要回答这个问题：你利用系统调用socket()。他返回套接口描 述符 (socket descriptor)，然后你再通过他来调用 send() 和recv()。
“但是...”，你可能现在叫起来，“如果他是个文件描述符，那么为什么不用一般的调用 read() 和 write()来通过套接口通讯？”简单的答案是：“你可以使用 一般的函数！”。详细的答案是：“你可以，但是使用 send() 和 recv()让你更好的控制数据传输。”

 

 对于文件描述符的初识。APUE中是这样介绍文件描述符的（APUE p59）：对于内核而言，所有打开的文件都通过文件描述符引用，文件描述符是一个非负整数，当打开一个现有或创建一个新的文件的时候，内核回想进程返回一个文件描述符，当读或者写一个文件时，使用open或creat返回的文件描述符标识该文件，将其作为参数传递给read或write。

     posix中，定义文件描述符0，1，2分别为：STDIN_FILENO,STDOUT_FILENO,STDERR_FILENO.这些定义在<unistd.h>中。

     关于文件描述符的优缺点：（来自维基百科）

     优点：

•        基于文件描述符的I/O操作兼容POSIX标准。
•        在UNIX、Linux的系统调用中，大量的系统调用都是依赖于文件描述符。

      缺点：

•        在非UNIX/Linux操作系统上(如Windows NT)，无法基于这一概念进行编程。
•        由于文件描述符在形式上不过是个整数，当代码量增大时，会使编程者难以分清哪些整数意味着数据，那些意味着文件描述符。

由于posix中定义的宏占用了0，1，2这三个文件描述符，所以，当调用能过返回文件描述符的系统调用时一般都是从3开始进行分配。

以上只是对文件描述符的简单认识，其实一直很郁闷的是文件描述符只是一个int型的整数，如何通过它来对存在磁盘上的文件进行操作。通过进一步了解发现，其实在每个进程中都维护着一张文件描述符表，这张表中的文件描述符对应着一个文件指针，可以找到这个文件描述符所对应的文件，如果没有分配的文件描述符其所对应的指针为NULL。而文件指针中的inode成员便记录了该文件所对应的inode节点。

而很多系统调用都是通过对这个文件指针的操作来进行的。

|--------|------------|               |--------------------|

|   fd   |文件指针 |-------------> | 文件状态标志  |

|--------|------------|                |--------------------|                    

|--------|------------|                |当前文件偏移量 |

|   ...   |   ....       |               |--------------------|

|--------|------------|                |inode节点指针 |--------------------------->|-----------------------------|

                                       |--------------------|                              | inode节点信息          |

                                                                                           |----------------------------|

当某个程序打开文件时，操作系统返回相应的文件描述符，程序为了处理该文件必须引用此描述符。所谓的文件描述符是一个低级的正整数。最前面的三个文件描述符（0，1，2）分别与标准输入（stdin），标准输出（stdout）和标准错误（stderr）对应。因此，函数scanf() 使用 stdin，而函数 printf() 使用 stdout。你可以用不同的文件描述符改写默认的设置并重定向进程的I/O 到不同的文件。

1、首先说什么是文件描述符，它有什么作用？
文件描述符是一个简单的整数，用以标明每一个被进程所打开的文件和socket。第一个打开的文件是0，第二个是1，依此类推。
  
文件描述符
是个很小的正整数，它是一个索引值，指向内核为每一个进程所维护的该进程打开文件的记录表。 
  文件描述符的优点：兼容POSIX标准，许多
Linux
和
UNIX
系统调用都依赖于它。
  文件描述符的缺点：不能移植到UNIX以外的系统上去，也不直观。
   基于文件描述符的输入输出函数：
  open：打开一个文件，并指定访问该文件的方式，调用成功后返回一个文件描述符。
  creat：打开一个文件，如果该文件不存在，则创建它，调用成功后返回一个文件描述符。
  close：关闭文件，进程对文件所加的锁全都被释放。
  read：从文件描述符对应的文件中读取数据，调用成功后返回读出的字节数。
  write：向文件描述符对应的文件中写入数据，调用成功后返回写入的字节数。
  ftruncate：把文件描述符对应的文件缩短到指定的长度，调用成功后返回0。
  lseek：在文件描述符对应的文件里把文件指针设定到指定的位置，调用成功后返回新指针的位置。
  fsync:将所有已写入文件中的数据真正写到磁盘或其他下层设备上，调用成功后返回0。
  fstat：返回文件描述符对应的文件的相关信息，把结果保存在structstat中，调用成功后返回0。
  fchown：改变与打开文件相关联的所有者和所有组，调用成功后返回0。
  fchmod：把文件描述符对应的文件的权限位改为指定的八进制模式，调用成功后返回0。
  flock：用于向文件描述符对应的文件施加建议性锁，调用成功后返回0。
  fcntl：既能施加建议性锁也能施加强制性锁，能建立记录锁、读取锁和写入锁，调用成功后返回0。
  dup：复制文件描述符，返回没使用的文件描述符中最小的编号。
  dup2：由用户指定返回的文件描述符的值，用来重新打开或重定向一个文件描述符。
  select：同时从多个文件描述符读取数据或向多个文件描述符写入数据