【Linux 】文件描述符fd、重定向、缓冲区（超详解）
2025-11-09 06:23:53 | 第一次世界杯 | admin | 9341°c
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编辑 系统接口进行文件访问
open 接口介绍
文件描述符fd
重定向
缓冲区
1、缓冲区是什么？
2、为什么要有缓冲区？
3、怎么办？
我们先来复习一下，c语言对文件的操作：
C默认会打开三个输入输出流，分别是stdin, stdout, stderr
1 #include
2
3 int main()
4 {
5 FILE *fp=fopen("log.txt","w");
6 if(fp==NULL)
7 {
8 perror("error!");
9 return 1;
10 }
11 fprintf(fp,"hello,%d,%s\n",10,"sxh");
12 fclose(fp);
13 return 0;
14 }
系统接口进行文件访问
操作文件，除了上述C接口（当然，C++也有接口，其他语言也有），我们还可以采用系统接口来进行文件访问；
#include
#include
#include
#include
#include
#include
int main()
{
umask(0);
int fd =open("log.txt",O_WRONLY | O_CREAT |O_TRUNC,0666);
if(fd<0)
{
perror("open");
return 1;
}
//const char *message ="hello Linux!\n";
const char * message ="aaaa\n";
write(fd,message,strlen(message));
close(fd);
}
open("log.txt",O_WRONLY | O_CREAT |O_TRUNC,0666);：以写方式打开，不存在就创建，存在就先清空！相当于c语言中的 “w” 方式；
open 接口介绍
open man 2 open
#includ e
int open(const char *pathname, int flags); int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode) int creat(const char *pathname, mode_t mode);
pathname：要打开或创建的目标文件
flags: 打开文件时，可以传入多个参数选项，用下面的一个或者多个常量进行“或”运算，构成; 常见的参数有：
O_RDONLY: 只读打开
O_WRONLY: 只写打开 O_CREAT : 若文件不存在，则创建它。需要使用mode选项，来指明新文件的访问权限 O_APPEND: 追加写
mode: mode 只有 当 在 flags 中使用 O_CREAT 时才有效 , 否则被忽略.
返回值： 成功：新打开的文件描述符 失败：-1
文件描述符fd
我们通过系统调用I/O打开一个文件的返回值，就是文件描述符：
int fd = open("log.txt",O_WRONLY | O_CREAT |O_TRUNC,0666);
这里fd就是log.txt的文件描述符；
如果我们同时打开三个文件，并把这三个文件的文件描述符打印出来，会发现：
文件描述符是从3开始的，那0、1、2呢？
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
根据上述的图，我们可以知道：
open干什么？
1、创建file
2、开辟文件缓冲区的空间，加载文件数据（延后）
3、查看进程的文件描述符表
4、file地址，填入对应的表下标中
5、返回下标
重定向
看一下下面的代码：
1 #include
2 #include
3 #include
4 #include
5 #include
6 #include
7 #include
8 const char *filename="log.txt";
9
10 int main()
11 {
12 //close(0);
13 close(1);
14 //close(2);
15 int fd =open(filename,O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC,0666);
16 if(fd<0)
17 {
18 perror("open");
19 return 1;
20 }
21 printf("printf,fd:%d\n",fd);
22 fprintf(stdout,"fprintf,fd:%d\n",fd);
23
24 fflush(stdout);
25
26
27 close(fd);
28 return 0;
29
30 }
先看现象：
1、如果我们关闭的是0：打印出来的log.txt的文件描述符是0；关闭的是2，则打印出来的文件描述符是2；关闭的是1，则不会显示出来；因为文件描述符1表示的是显示器，而我们把显示器关掉了自然打印不出来；
2、我们会在log.txt中打印出printf和fprintf的内容：
现象解释：
文件描述符规则：查看自己的文件描述表，分配最小的没有使用的文件描述符；
由于我们把显示器给关掉了，那么文件描述符1就是最小的没有使用的，这样log.txt就会被分配1为文件描述符；这其实就是一个重定向操作；
看下面的图：
一开始fd_array[1]指向的是显示器，由于close(1),加上open log.txt这样fd_array[1]指向的就是log.txt;
因为重定向的本质是在内核中改变文件描述符特点下标的内容，与上层无关；
fprintf()/printf() --->stdout --->struct FILE --->stdout ---->_fileno ==1;
所以fprintf()/printf() 看的就是_fileno ==1；由于重定向后log.txt的fd为1 ，自然fprintf()/printf()的内容打印到log.txt中；
如果我们一直用这种手动重定向的方式，比较麻烦；可以用系统调用：dup2()
看一下代码：
1 #include
2 #include
3 #include
4 #include
5 #include
6 #include
7 #include
8 const char *filename="log.txt";
9
10 int main()
11 {
12 int fd = open(filename,O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC,0666);
13 //dup2(fd,1);
14
15 printf("hello world,fd:%d\n",fd);
16 fprintf(stdout,"hello world\n");
17 fflush(stdout);
18 close(fd);
19 return 0;
20 }
上述的代码运行结果：会直接打印到显示器上；
如果把dup2(fd,1)；复原：显示器上不会显示，而是在log.txt上显示
其实本质就是将fd覆盖1 指向下标的内容；
缓冲区
1、缓冲区是什么？
缓冲区就是一段内存空间
2、为什么要有缓冲区？
给上层提供高效的IO体验，间接提高整体效率
3、怎么办？
a、刷新策略 1、立即刷新 fflush(stdout)（c语言的刷新）、fsync(fd)(系统调用的刷新) 2、行刷新 （显示器） 3、全缓冲 （缓冲区写满，才刷新，普通文件） b、特殊情况 进程退出，系统会自动刷新 强制刷新