C 文件描述符的用途是什么？

我的理解是

fopen（）

和

open（）

都可以用来打开文件

open（）

返回文件描述符。但在获取文件以供写入或读取方面，它们应该是等效的。定义文件描述符的目的是什么？从wiki页面看不清楚

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这两个功能在不同的级别：

• open（）

  是一个较低级别的POSIX函数，用于打开文件。它返回一个不同的整数，以标识打开的文件并启用对该文件的访问。这个整数是一个文件描述符

• fopen（）

  是一个更高级、可移植的C标准库函数，用于打开文件

在POSIX系统上，可移植的

fopen（）

可能调用不可移植的

open（）

，但这是一个实现细节

如有疑问，请选择

fopen（）

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有关详细信息，请在Linux系统上阅读

man 2

。POSIX

read（）

函数通过

open（）

返回的文件描述符读取数据，fopen返回一个

文件*

，它是文件描述符的包装器（我将忽略这里的“这不是规范所要求的”方面，因为我不知道有一个实现不这样做）。在高层次上，它看起来是这样的：

application --FILE *--> libc --file descriptor--> kernel

shell直接对文件描述符进行操作，主要是因为它们正在执行其他程序，并且您无法修改其他程序的

文件*

对象。但是，您可以在启动时使用

dup

系统调用（即在

fork

和

exec

之间）修改其他程序的文件描述符。例如：

/bin/cat > foo.txt

这告诉shell执行

/bin/cat

程序，但首先将stdout（文件描述符#1）重定向到它打开的文件。这实现为（伪代码）：

使用

FILE*

可以做的最接近的事情是调用

freopen

，但与文件描述符不同，在使用

exec

时，这不会持久化

但是，如果它只是一个文件描述符的包装器，那么为什么我们需要

文件*

？一个主要好处是具有预读缓冲区。例如，考虑<代码> FGES。这将最终调用与传入的

文件*

关联的文件描述符上的

读取

系统调用。但它怎么知道要读多少呢？内核没有说“给我一行”的选项（除了行缓冲的TTY）。如果在第一个

read

中读取了多行，那么下次调用

fgets

时，您可能只会获得下一行的一部分，因为内核已经在上一个

read

系统调用中为您提供了第一部分。另一个选项是一次调用

read

一个字符，这对性能很糟糕

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那么libc做什么呢？它一次读取一组字符，然后将多余的字符存储在

文件*

对象的内部缓冲区中。下次调用

fgets

时，它可以使用内部缓冲区。此缓冲区还与

fread

等函数共享，因此您可以交错调用

fgets

和

fread

，而不会丢失数据。

shell主要使用文件描述符。他们是如何使其可移植的？据我所知，如果系统支持基于POSIX的shell，比如Bash，并且据我所知，除了微软Windows以外的所有东西都支持它，也许现在Windows也支持它，那么系统将支持POSIX。因此，

open（）。但是，从作为库的一部分的意义上讲，它是不可移植的，每个标准托管的C安装都需要提供。这是否回答了您的问题？可以通过C标准库的
fread（）
和
fwrite（）
函数（使用从
fopen（）
获得的
文件*
）进行二进制I/O。另外，如果需要，您可以通过这种方式自动获得缓冲I/O。你能更具体地解释一下为什么你说基于文件描述符的I/O比流I/O更好地完成这些任务吗？@JohnBollinger你教了我一些我不知道的东西。为此，我使用
open（）
已有20年了。考虑到你的建议，我删除了关于二进制和
fopen（）
的段落。大部分是正确的，尽管
文件不一定要缓冲。但这些都不能真正回答所提出的问题。POSIX可以用（指向）
file
对象的指针来定义与文件描述符相关的大部分内容。观察到它没有，并不能解释为什么它没有。
if (fork() == 0) {
    int fd = open("foo.txt");
    dup2(fd, 1);
    exec("/bin/cat");
}