FILE* 和文件描述符及其相互转换【系统编程】

FILE*（文件指针）

  每个被使用的文件都会在内存中开辟一个相应的文件信息区，用来存储文件的相关信息（包含文件的名字，文件状态及文件当前的位置等）。这些信息被集合在一个结构体中，这个结构体也叫做FILE。

  可以看到FILE结构体里面有很多的属性。

  一般我们都是使用一个FILE的指针来维护一个文件，这样用起来会方便许多。

  通过文件指针变量就能够找到与之相关联的文件信息：

文件描述符

  开始之前先来介绍使用系统接口open来打开一个文件的流程：open -> 从PCB也就是task_struct中找到files指针 -> file指针指向结构体files_struct -> files_struct中有一个重要的部分是fd_array[]数组，里面包含一个file指针 -> 通过这个file指针就可以指向一个file结构体 -> 这个file结构体中含有文件的所以信息，于是就找到了相应的文件。文件描述符就是fd_array[]数组的下标，所以文件描述符是从0开始的。只要拿着文件描述符就能找到对应的文件。

为什么这么繁琐呢？

  这是降低了进程管理和文件管理的耦合度，使得进程管理这块，我们拿着文件描述符就能找到对应的文件，不用管文件管理的事。

0 & 1& 1

• Linux进程默认情况下会有3个缺省打开的文件描述符，分别是标准输入0， 标准输出1， 标准错误2.
• 0,1,2对应的物理设备一般是：键盘，显示器，显示器
• 所以当我们还需要打开其他文件的时候，一般都是从3开始向后分配的。

文件描述符的分配规则

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h> 
int main()
{
  int fd = open("F:\\比特就业课\\t.txt", O_WRONLY);
  printf("%d", fd);
  return 0;
}

  不出所料，分配的文件描述符就是3。

  当我们关闭0号文件描述符后：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h> 
int main()
{
  close(0);
  int fd = open("F:\\比特就业课\\t.txt", O_WRONLY);
  printf("%d", fd);
  return 0;
}

  由此可以得到结论：文件描述符的分配规则：在files_struct数组当中，找到当前没有被使用的最小的一个下标，作为新的文件描述符。

文件描述符和FILE的联系

FILE是一个struct结构体，有C标准库提供，C文件库函数内部一定会调用系统调用，所以使用FILE,实际内部使用的是fd，在系统的角度上来看，FILE和fd，只认fd。

FILE结构体里面一定会存在一个属性是文件描述符，当使用FILE是就能通过文件描述符找到底层的file结构体，获取文件信息。

FILE和文件描述符的相互转换：

FILE* --> fd :

#inlcude <stdio.h>

int fileno(FILE *stream);

fd --> FILE* :

#include <stdio.h>

FILE *fdopen(int fd, const char *mode);