文件描述符、文件句柄与打开文件之间的关联解析

本文将深入探讨文件描述符、文件句柄和打开文件之间的复杂关系，并通过实例进行详细解析。希望对读者理解这些概念有所帮助。

在学习操作系统原理时，文件描述符、文件句柄和打开文件的概念常常令人困惑。本文旨在通过详细的分析和具体的代码示例，帮助读者更好地理解这些概念及其相互关系。

• 文件描述符（File Descriptor）：这是操作系统为每个打开的文件分配的一个整数标识符，用于进程内部引用该文件。


• 文件句柄（File Handle）：这是系统级的结构，包含了文件的状态信息，如文件偏移量、访问权限等。


• 打开文件（Open File）：表示一个已经成功打开并可以进行读写操作的文件实例。

文件描述符、文件句柄和打开文件之间存在紧密的联系：

1. 多个文件描述符可以指向同一个文件句柄，这意味着它们共享同一文件偏移量和其他状态信息。


2. 通过调用 open() 函数两次打开同一个文件会创建两个独立的文件句柄，因此它们不会共享文件偏移量。


3. 使用 dup() 或 dup2() 函数复制文件描述符时，新旧描述符会指向同一个文件句柄，从而共享文件偏移量。

Dup() 示例

#include 
#include 
#include 

int main(void) {
    const char fileName[] = "tmp.txt";
    int fd_1 = open(fileName, O_RDONLY);
    int fd_2 = dup(fd_1);  // 复制 fd_1
    char buf[1024];
    ssize_t numRead;

    numRead = read(fd_1, buf, 10);
    buf[numRead] = '\0';
    printf("numRead: %zd\n", numRead);
    printf("%s\n", buf);

    numRead = read(fd_2, buf, 10);
    buf[numRead] = '\0';
    printf("numRead: %zd\n", numRead);
    printf("%s\n", buf);

    printf("fd_1:%d\n", close(fd_1));
    printf("fd_2:%d\n", close(fd_2));
}

Open() 示例

#include 
#include 
#include 

int main(void) {
    const char fileName[] = "tmp.txt";
    int fd_1 = open(fileName, O_RDONLY);
    int fd_2 = open(fileName, O_RDONLY);  // 再次打开文件
    char buf[1024];
    ssize_t numRead;

    numRead = read(fd_1, buf, 10);
    buf[numRead] = '\0';
    printf("numRead: %zd\n", numRead);
    printf("%s\n", buf);

    numRead = read(fd_2, buf, 10);
    buf[numRead] = '\0';
    printf("numRead: %zd\n", numRead);
    printf("%s\n", buf);

    printf("fd_1:%d\n", close(fd_1));
    printf("fd_2:%d\n", close(fd_2));
}

以上代码展示了文件描述符、文件句柄和打开文件之间的关系。通过这些示例，读者可以更直观地理解这些概念及其在实际编程中的应用。

如有任何问题或建议，请随时留言交流。感谢阅读！