关于fd和fp（fd:file descirptor fp:file pointor）

通常，我们在输入数据或输出数据的设备为键盘或者显示器。当然，我们比较熟悉的输入输出，可能就是对于文件的操作，还有直接从终端输出，显示到显示器上。在C语言中，我们使用fopen,fclose,fread,fwrite对文件进行相应的操作。由于操作系统内核的不同，在linux系统下，我们不仅仅可以使用C库里边的那些函数，还使用open,close,read,write对文件进行相应的操作，这些都是系统调用的函数。它们之间有联系也有区别，现在我们分析一下吧。

C库:

（1）FILE fopen(const char path, const char *mode);

（2）int fclose(FILE *fp);

（3）size_t fread(void ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE stream);

（4）size_t fwrite(const void ptr, size_t size, size_t nmemb,FILE stream);

系统调用:

（1）

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);        //flags表示打开的方式，主要有O_RDONLY,O_WRONLY,O_CREAT,O_EXCL等
int creat(const char *pathname, mode_t mode); //如果打开不成功的话，就自己创建一个

我们看出，使用open函数的时候，调用的是系统的函数，而上述fopen是使用C库里边的函数。还有一点是open的返回值是整形，这也是与fopen不一样的。我们使用fopen的时候，它是返回一个file*,在这里，open的返回值是整形，它代表文件描述符。即唯一标识打开文件的信息。文件描述符是什么呢。我们之前在task_struct中介绍过PCB的基本信息。简单了解了PCB结构体中的信息后，我们发现在task_struct结构体中有一个files_struct结构体就是用于存放打开文件的一系列信息。

struct files_struct {/** read mostly part*/atomic_t count;   //自动增量  bool resize_in_progress;wait_queue_head_t resize_wait;struct fdtable __rcu *fdt;  struct fdtable fdtab;   //文件描述符表/** written part on a separate cache line in SMP*/spinlock_t file_lock ____cacheline_aligned_in_smp;unsigned int next_fd;  //下一个文件描述符unsigned long close_on_exec_init[1]; //执行exec时
需要关闭的文件描述符初值集合  unsigned long open_fds_init[1]; //当前打开文件
的文件描述符屏蔽字  unsigned long full_fds_bits_init[1];struct file __rcu * fd_array[NR_OPEN_DEFAULT]; //指向文件描述符组的指针
};


FILE的结构
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;

可以看到，files_struct中有一个文件描述符表，用来存放文件描述符。我们对于程序启动时默认会打开三个文件：stdin,stdout,stderr,它们的文件描述符分别表示：0,1,2。头文件unistd.h中有如下宏：

#define STDIN_FILENO 0
#define STDOUT_FILENO 1
#define STDERR_FILENO 2

总结一下：

每个进程在linux内核中都有一个描述进程信息的结构体，称为task_struct。而描述进程的信息称为PCB，每个进程都有自己的PCB(进程控制块)。在task_struct结构体中，有一个指向files_struct的结构体指针，files_struct结构体中，描述了相应的文件描述符，I/O缓冲区,下一个文件描述符等。

说起库函数和系统调用，我们知道，最底层是硬件->驱动程序->操作系统->系统调用->shell外壳程序->库函数->用户程序;所以可以知道，库函数是在系统调用的基础上形成的，因此也知道open与fopen的关系了吧，fopen的底层也是调用了open的。

同理，看一下另外的read，write，close

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
int close(int fd);

使用这些函数的时候，参数传入文件描述符来确定是哪个文件。

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C库:

（1）FILE fopen(const char path, const char *mode);

（2）int fclose(FILE *fp);

（3）size_t fread(void ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE stream);

（4）size_t fwrite(const void ptr, size_t size, size_t nmemb,FILE stream);

系统调用:

（1）

可以看到，files_struct中有一个文件描述符表，用来存放文件描述符。我们对于程序启动时默认会打开三个文件：stdin,stdout,stderr,它们的文件描述符分别表示：0,1,2。头文件unistd.h中有如下宏：

总结一下：

同理，看一下另外的read，write，close

使用这些函数的时候，参数传入文件描述符来确定是哪个文件。

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（3）size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

（4）size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb,FILE *stream);

系统调用:

（1）

可以看到，files_struct中有一个文件描述符表，用来存放文件描述符。我们对于程序启动时默认会打开三个文件：stdin,stdout,stderr,它们的文件描述符分别表示：0,1,2。头文件unistd.h中有如下宏：

总结一下：

同理，看一下另外的read，write，close

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