Linux李哥私房菜——open、close和fd

article/2025/9/14 1:25:20

open()

头文件：#include<fcntl.h>//在centos6.0中只要此头文件就可以#include<sys/types.h>#incldue<sys/stat.h>
功能：打开和创建文件（建立一个文件描述符，其他的函数可以通过文件描述符对指定文件进行读取与写入的操作。）

文件描述符号fd详解：

  1. 概述
    在Linux系统中一切皆可以看成是文件，文件又可分为：普通文件、目录文件、链接文件和设备文件。文件描述符（file descriptor）是内核为了高效管理已被打开的文件所创建的索引，其是一个非负整数（通常是小整数），用于指代被打开的文件，所有执行I/O操作的系统调用都通过文件描述符。程序刚刚启动的时候，0是标准输入，1是标准输出，2是标准错误，POSIX标准要求每次打开文件时（含socket）必须使用当前进程中最小可用的文件描述符号码，因此，在网络通信过程中稍不注意就有可能造成串话，所以，如果此时去打开一个新的文件，它的文件描述符会是3（标准输入输出错误也是文件，提前把前三个坑抢了）。标准文件描述符图如下：
    在这里插入图片描述

总结：

fd定义：每一个进程在内核中，会有一个“打开文件”表数组，每一个元素都指向一个内核的打开文件对象，而fd就是数组的下标，我们对文件进行操作时，系统调用，将fd传入内核，内核通过fd找到文件，对文件进行操作，
虽然只是下标，但是内核根据下标操作文件，所以fd用于指代被打开的文件，由于这个表处于内核，并且用户无法访问到，因此用户即使拥有fd，也无法得到打开文件对象的地址，只能够通过系统提供的函数来操作（比如write和read）。

既然是数组下标，fd的类型为int， < 0 为非法值， >=0 为合法值。在linux中，一个进程默认可以打开的文件数为1024个，fd的范围为0~1023。可以通过设置，改变最大值。

通常在程序中打开的fd，是从3开始的。我们在判断一个fd是否合法时，依然要使用>=0的判断标准

内核对所有打开的文件的文件维护有一个系统级的描述符表格（open file description table）。有时，也称之为打开文件表（open file table），并将表格中各条目称为打开文件句柄（open file handle）。一个打开文件句柄存储了与一个打开文件相关的全部信息，如下所示：
1. 当前文件偏移量（调用read()和write()时更新，或使用lseek()直接修改）
2. 打开文件时所使用的状态标识（即，open()的flags参数）
3. 文件访问模式（如调用open()时所设置的只读模式、只写模式或读写模式）
4. 与信号驱动相关的设置
5. 对该文件i-node对象的引用
6. 文件类型（例如：常规文件、套接字或FIFO）和访问权限
7. 一个指针，指向该文件所持有的锁列表
8. 文件的各种属性，包括文件大小以及与不同类型操作相关的时间戳
下图展示了文件描述符、打开的文件句柄以及i-node之间的关系，图中，两个进程拥有诸多打开的文件描述符。

这里是引用

int open(const char*pathname,int flags);
int open(const char*pathname,int flags,mode_t mode);
参数说明：
1.pathname要打开或创建的目标文件
2.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falgs参数：O_RDONLY:   只读打开O_WRONLY:   只写打开O_RDWR:     读，写打开
这三个常量，必须制定一个且只能指定一个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，如果文件已经有内容，这次打开文件所写的数据附加到文件的末尾而不覆盖原来的内容

返回值

成功：新打开的文件描述符
失败：-1
open返回的文件描述符一定是最小的而且没有被使用的

fopen与open的区别

以可写的方式fopen一个文件时，如果文件不存在则会自动创建，而open一个文件时必须明确O_CREAT才会创建文件，否则文件不存在就出错返回

close

头文件：#include<unistd.h>
功能：关闭一个已经打开的文件

原型

int close(int fd)
参数说明：
fd：是需要关闭的文件描述符

返回值

成功：返回0；
失败：返回-1，并设置errno

打开的文件描述符一定要记得关闭，否则资源会被大量的占用，导致内存不够

open打开的文件存在时：
示例：
1.
代码：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{int fd=open("myfile",O_WRONLY);if(fd<0){perror("open");exit(1);}const char*msg="hello open\n";int count = 6;while(count--){write(fd,msg,strlen(msg));}close(fd);return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述
2.
代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<fcntl.h>
#include<unistd.h>
int main()
{int fd=open("myfile",O_RDWR);if(fd<0){perror("open");exit(1);}const char*msg="hello  hahaha\n";int count= 10;while(count--){write(fd,msg,strlen(msg));}char buf[1024]={0};int num=10;while(num--){read(fd,buf,strlen(msg));}close(fd);return 0;
}

运行结果：
这里写图片描述
open打开的文件不存在时：

代码：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
#include<fcntl.h>
int main()
{int fd=open("file",O_WRONLY|O_CREAT,0644);//file文件不存在，所以在书写第二个参数时，记得把O_CREAT加上，//如果不加O_CREAT的话，程序就会报此文件不存在if(fd<0){perror("open");exit(1);}const char*msg="hello file\n";int count=10;while(count--){write(fd,msg,strlen(msg));}close(fd);return 0;
}

运行结果：
在这里插入图片描述

总结：

open函数会返回一个fd，fd是一个整数类型的数组下标，，系统函数可以通过fd可以对文件进行操作。这个数组中的指针指向打开文件表，表中的每一行都描述了一个文件的属性，包括文件偏移量，i-node指针和打开模式。文件偏移量会根据write和read时更新（read和write函数成功调用时会返回这一次调用所读写的字节长度）。

参考：
https://blog.csdn.net/sybnfkn040601/article/details/73718332?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-baidujs_title-0&spm=1001.2101.3001.4242

https://blog.csdn.net/dangzhangjing97/article/details/79631173


http://chatgpt.dhexx.cn/article/cQ0XZIoV.shtml

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