浅析FILE和fd之间的关系

背景知识

fd——文件描述符

FILE——文件指针

文件描述符fd

fd只是一个整数，在open时产生。起到一个索引的作用，进程通过PCB中的文件描述符表找到该fd所指向的文件指针file,因此在Linux系统下面，文件描述符主要是被用来标识一个文件。内核通过文件对象表来管理系统中各种各样的文件，而文件表则是通过指针来指向打开的文件，进而达到管理整个文件系统的目的。

图示说明：

文件指针FILE*

C中使用文件指针来做为I/O的句柄，文件指针指向进程的用户空间中的一个FILE机构体

系统对FILE的结构定义：

//C语言文件指针域文件描述符之间可以相互转换
int fileno(FILE * stream)
FILE * fdopen(int fd, const char * mode)

struct _iobuf {
	char *_ptr;          //缓冲区当前指针
	int   _cnt;
	char *_base;         //缓冲区基址
	int   _flag;         //文件读写模式
	int   _file;         //文件描述符
	int   _charbuf;      //缓冲区剩余自己个数
	int   _bufsiz;       //缓冲区大小
	char *_tmpfname;
};
typedef struct _iobuf FILE;

文件描述符fd和文件指针FILE在系统中所处的位置：

文件描述符：OS层

文件指针：lib层（准确来说是C库）

为了更形象的说明两者之间的关系，给出图示：

从图上我们可以明显的看出lib库是在操作系统上为用户所做的更高一层封装。

封装主要体现在：

(1)缓冲方式：操作系统一般采用的是无缓冲，而lib一般则采用的是全缓冲的方式。

(2)函数封装：在lib层所对应的标准输入std_in，标准输出std_out，标准错误std_err也正好对应着文件描述符的0,1,2。