文件指针 PK 文件描述符

OO~ posted @ 2013年4月03日 12:38 in 其他 , 2110 阅读

    最近在边看边写一个分布式文件系统的东西。其实对于基本的思路是很明确了,但是单单就在一个文件系统的操作上就耗费了有两个多小时,而且晕了。后来,为了彻底弄清楚,我查阅了很多资料,在这里归纳一下,算是对自己以后的提醒把~!

    我们经常看到fopen()或者open()函数,但是具体针对什么情况下使用?这两者的区别又是什么?我们的了解又是多少呢?

    解决这个问题之前,我们先说说文件描述符和文件指针的概念。

//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 _bufsize;    //缓冲区大小
    char *_tmpfname;
};
typedef struct_iobuf FILE;

    我们通过上面FILE的结构,可以看到文件描述符是定义在其中的。文件描述符相当于一个逻辑句柄,而open,close等函数是将文件或者物理设备与句柄相联的。在linux中,通常把设备和普通文件都看作是文件,要对文件进行操作就必须先打开文件,打开文件后会得到一个文件描述符,它是一个很小的正整数(声明时是int fid),也是一个索引值;内核会为每一个运行中的进程在进程控制块PCB中维护一个打开的记录表,每一个表项都有一个指针指向打开的文件,上边的索引值是记录表的索引值。如下图示:

    文件描述符兼容POSIX标准,很多系统调用都可以依赖于它,但是缺点也很明显,它不能移植到unix之外的系统上去。

    而文件指针是ISO C的标准I/O库中的,类似于unix中使用文件描述符作为文件句柄,C语言使用文件指针(FILE *fp)来作为操作文件的I/O句柄,且文件指针指向的是进程用户空间的一个FILE结构的数据结构(主要包含一个I/O缓冲区和一个文件描述符),所以在某种意义上而言,文件指针就是句柄中的句柄(在windows文件描述符被成为文件句柄)。文件指针的优点是便于移植,且是C语言中的通用格式。

    文件描述符是唯一的,但是文件指针却不是唯一的,而其指向的对象是唯一的。既然文件指向一个FILE结构,而FILE结构里又包含有文件描述符,所以在C语言中,文件指针和文件描述符之间是可以相互转换的:

int fileno(FILE * stream)
FILE * fdopen(int fd, const char * mode)

    总结一下,C语言中使用文件指针对文件操作,对应的库函数分别是fopen(), fclose(), fread(), fwrite(), fscanf(), fprintf()等等,且文件指针有很好的可移植性。而文件描述符是unix系统对文件操作的入口,不具备良好的移植性,对应的I/O函数是open(), close(), read(), write(), ioctl()等。下面是以fopen()和open()函数为例给出的具体区别:

open() fopen()
返回文件描述符 返回文件指针
无缓冲 有缓冲
与read()和write()配合使用 与fread()和fwrite配合使用

    我也在网上搜索了一下python的文件操作,比较类似于unix系统,而且在代码的阅读上比较直观,具体可以看一下:

http://www.cnblogs.com/rollenholt/archive/2012/04/23/2466179.html

参考文章链接:

http://www.cnblogs.com/qianye/archive/2012/11/24/2786357.html

http://www.cnblogs.com/hnrainll/archive/2011/08/16/2141354.html

http://keren.blog.51cto.com/720558/170822


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