什么是文件描述符？

Posted 2023-02-23

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【中文标题】什么是文件描述符？【英文标题】：What is file-descriptor? 【发布时间】：2017-04-13 08:51:36 【问题描述】：

在尝试学习套接字编程时，我看到了以下代码：

int sock;
sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

我浏览了手册页，发现套接字返回一个文件描述符。我曾尝试在这里搜索互联网和其他类似问题，但我无法理解文件描述符的真正含义。如果有人能用简单的语言解释文件描述符，那就太好了。

【问题讨论】：

我建议阅读有关网络编程等复杂主题的结构化介绍。如果您能负担得起一本书或可以访问图书馆，请阅读 Stevens 的 UNIX 环境中的高级编程。 如果您从事大量网络编程，请查看他的网络编程书籍。手册页非常适合作为参考，但对于了解整体想法很差。 【参考方案1】：

有两个相关的对象：文件descriptor和文件description。人们经常将这两者混淆，并认为它们是相同的。

文件 descriptor 是应用程序中的一个整数，它引用内核中的文件 description。

文件描述是内核中维护打开文件状态（其当前位置、阻塞/非阻塞等）的结构。在 Linux 文件中描述是 struct file.

POSIX open():

open() 函数应建立文件和文件描述符之间的连接。它将创建一个引用文件的打开文件 description 和引用该打开文件 description 的文件 descriptor。其他 I/O 函数使用文件描述符来引用该文件。 path 参数指向命名文件的路径名。

open() 函数应返回指定文件的文件描述符，该文件描述符是当前未为该进程打开的最低文件描述符。打开的文件描述是新的，因此文件描述符不应与系统中的任何其他进程共享。

【讨论】：

"文件描述符是应用程序中的一个整数，它引用内核中的文件描述。"有多个文件描述符；它们都引用一个文件描述吗？ @Keith dup为相同的描述创建一个新的描述符，不像open。【参考方案2】：

文件描述符只是到文件的映射。您也可以说这些是指向进程正在使用的文件的指针。 FD 只是整数值，用作进程资源的指针。

每当一个进程启动时，一个正在运行的进程的条目就会被添加到/proc/<pid> 目录中。这是保存与流程相关的所有数据的地方。此外，在进程启动时，内核会为进程分配 3 个文件描述符，用于与称为 stdin、stdout 和 stderr 的 3 个数据流进行通信。 linux 内核使用一种算法来始终创建具有最小可能整数值的 FD，因此这些数据流被映射到数字 0、1 和 2。

假设在您的代码中您打开了一个要读取或写入的文件。这意味着进程需要访问资源，并且必须为这个新资源创建映射/指针。为此，内核会在您的代码打开文件后立即自动创建一个 FD。

如果你运行ls -l /proc/<pid>/fd/，你会看到一个额外的FD创建在那里，ID为4（如果程序使用了其他资源，也可以是其他数字）

【讨论】：

【参考方案3】：

在 Unix/Linux 操作系统中，文件描述符是一个抽象指示符（句柄），用于访问文件或其他 IO（输入/输出）资源，例如管道或网络套接字。通常，文件描述符索引到由 Linux/Unix 操作系统中的内核维护的每个进程的文件描述符表，然后索引所有进程打开的文件的系统范围表，称为文件表。该表记录了打开文件或其他资源的“模式” 对于以下操作（还有更多操作）

阅读写作附加写作

可能还有其他模式。它还索引到第三个称为 inode 表的表，该表描述了实际的底层文件。

【讨论】：

【参考方案4】：

我认为文件描述符是（间接的，更高级别的）指针，指向内核维护的不透明文件对象。

通常，当您处理由库维护的对象时，您会将指向您不应该取消引用和自己操作的对象的指针传递给库。

对于内核对象，这不仅仅是你不应该自己操作它们——实际上你不能，因为它们存在于你根本无法访问的不同地址空间中。而且由于它们位于不同的地址空间中，因此指针不会成为一种有意义的引用方式。

您需要一个令牌或句柄，内核将在内部将其解析为在内核地址空间中有意义的指针。文件描述符就是这样的整数形式的标记。

对于内核：