文章目錄：
- 1. 檔案描述符
- 1.1 檔案描述符的實質：
- 1.2 檔案描述符的分配規則：
- 1.3 一個行程最大可以開多少個檔案描述符？
- 2. 檔案流指標(FILE)
- 2.1 前言
- 2.2 檔案流指標的本質
- 2.3 深究FILE
- 3. 檔案流指標和檔案描述符的區別
- 4. 重定向
- 4.1 重定向的命令符號
- 4.2 重定向的原理
- 4.3 使用dup2系統呼叫
1. 檔案描述符
檔案描述符就是內核當中 fd_array 陣列的下標，是一個正整數
我們寫出如下代碼，并在代碼最后加上一個回圈，讓代碼不要退出
運行程式，后查看當前行程
如下圖所示：
檔案描述符：
- 0–>標準輸入
- 1–>標準輸出
- 2–>標準錯誤
1.1 檔案描述符的實質：
在行程中有一個結構體指標(struct file_struct* files)，指向了一個結構體(struct files_struct),而在這個結構體(struct files_struct)中有一個陣列，這個陣列的下標就是檔案描述符，陣列的每個元素的型別是struct file*,struct file* 這個結構體指標指向 struct file這個結構體(保存了檔案的元資訊)，而最終和磁盤打交道的就是struct file這個結構體
1.2 檔案描述符的分配規則：
最小占用原則：在陣列中找到當前沒有被使用的最小的一個下標，作為新的檔案描述符
如下代碼所示，我們關閉了2，會發現fd不是3而是2
1.3 一個行程最大可以開多少個檔案描述符？
行程最大打開檔案描述符個數是由作業系統中一個引數限制的，可以通過命令：
ulimit -a查看到一個open files，open files后面的值就是行程可以打開的最大檔案描述符個數
最大檔案描述符個數更改:
ulimit -n
2. 檔案流指標(FILE)
2.1 前言
我們可以先cd到 /usr/include目錄下，在此目錄下我們可以看到所有的頭檔案
我們在用vim打開stdio.h
此時我們就可以找到FILE
2.2 檔案流指標的本質
- FILE檔案流指標是一個typedef之后的值，本質是一個結構體
- 在“/usr/include/stdio.h”目錄下可以看到
2.3 深究FILE
而我們怎么才能查看FILE這個結構體中的內容呢？
我們可以通過grep "struct _IO_FILE {" . -R命令進行搜索，此時我們會看到，這個結構體的位置在 ./libio.h
此時我們只需vim進入libio.h，在進行搜索即可找到
在struct _IO_FILE這個結構體中，我們可以看到讀緩沖區和寫緩沖區
int _fileno;當中保存的內容就是檔案描述符
在此我們可以更清楚的了解檔案流指標的作業原理，如下圖所示：
之前在行程終止的時候說的重繪緩沖區：指的是C庫當中維護的讀寫緩沖區
借助上圖我們可以理解：_exit()函式之所以不會重繪緩沖區，是因為_exit()函式是內核代碼，直接操作內核結束結束了行程，而此時并不會通知上層的C庫，所以，C庫維護的緩沖區完全在無感知的情況下行程就終結了
3. 檔案流指標和檔案描述符的區別
- 檔案流指標是一個結構體，在結構體內部保存了檔案描述符
- 檔案描述符是一個正整數，其含義為fd_array陣列的下標
- 檔案流指標維護了讀寫緩沖區
4. 重定向
4.1 重定向的命令符號
> ：清空重定向，將檔案內容清空之后在重定向
測驗如下：
我們vim一個abc檔案，可以看到abc檔案中的內容如下圖所示：
然后我們使用 ls > abc 命令之后可以看到abc中的內容已經被清空重定向了
>> ：追加重定向，直接在檔案的尾部進行重定向
測驗如下：
我們對abc檔案進行追加重定向，可以看到，直接在檔案的尾巴進行了重定向
4.2 重定向的原理
將 fd_array 陣列當中的元素struct file* 指標的指向關系進行修改，改變成為其它的struct file結構體的地址
4.3 使用dup2系統呼叫
int dup2(int oldfd, int newfd);
通過man手冊我們可以對dup2函式進行一些了解，我們會看到這樣一段話
- newfd的值是拷貝于oldfd的值，及newfd的值來源于oldfd
eg：上文重定向原理圖解中的程序可以寫為：dup2(3,0);
(1) 如果必要，使用dup2進行重定向的時候，會先關閉newfd
- 必要：oldfd是正常的檔案描述符
- 如果oldfd不是一個有效的檔案描述符，則不關閉newfd,重定向失敗 eg：dup2(10,0) 沒有檔案描述符10
- 如果oldfd是一個有效的檔案描述符并且和newfd是相同的檔案描述符數值，則dup2什么事情都不有干 eg：dup2(0,0);
(2) 將oldfd的值拷貝給newfd
注意：
一般C庫函式寫入檔案時是全緩沖，而寫入顯示幕是行快取
eg：“\n”==》行緩沖
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