phparrayfilp技巧_文件IO文件描述符与lseek

可以设想，在一个进程中，存在着一个大数组（记录了打开的文件），这个数组的索引号便是 open 函数返回的整数，而这个数组的每一项，记录了打开的文件干系信息。

我们知道，在操作系统中，是通过进程掌握块(PCB)来描述进程信息和干系资源的。
实际上在 linux 中，它便是一个巨大的构造体，在 linux 0.11 中，便是 task_struct 构造体。
为了便于学习，我把其它用不着的部分先删除了。
（代码来源于 linux 0.11，由于我们是初学者，学习这个版本的源码足够了。
）

从下面的PCB构造体中，确实存在着这么一个数组 filp[NR_OPEN]。

struct task_struct { long pid; // 进程号 // ... 其它字段 // 文件描述符标志位，有关该标志位，往后再说。
unsigned long close_on_exec; // 数组索引号便是文件描述符。
NR_OPEN 的值在 linux 0.11 中被定义为 20 struct file filp[NR_OPEN]; // ... 其它字段};1234567891011

那么 struct file 长啥样呢？我们知道它记录了文件的干系信息，还记得open函数的几个参数吗？有 flag, 它记录了文件状态，比如O_RDONLY，O_WRONLY，O_APPEND等等？有 mode，文件的权限位。
可以预测，这个struct file 也记录着这些属性。
下面是 linux 0.11 源码中的数据构造。

struct file { unsigned short f_mode; // 文件权限位 unsigned short f_flags; // 文件状态位 unsigned short f_count; // 引用计数 struct m_inode f_inode; // 文件存在磁盘上的哪个位置等等其它信息由这个字段来阐明 off_t f_pos; // 当前偏移量};1234567

用下面这张图来描述 PCB，文件描述符，文件表之间的关系，会更加清晰。

图1 PCB，文件描述符与文件表

上图中的 flip 数组的索引号，便是文件描述符。
数组中的每个元素是一个指向了 struct file 类型（文件表）的指针，struct file（文件表）中记录了当前打开的文件的主要信息，个中根据 f_inode 成员就可以找到磁盘上的文件（实际由 f_inode 到磁盘文件没有图中那样大略，要稍稍繁芜点，不过为相识释问题，大家暂时可以这样理解，后面到文件系统的时候会深入）。
相信到这里，你已经理清了描述符，文件表之间的关系了。
在上图中，可以看到本进程中有三个文件描述符指向了同一个文件表，那么这个文件表中的引用计数一定为 3。
用 C 措辞来讲便是 flip[0] == flip[1] && flip[1] == flip[2]。
而第二个文件表只有一个指针指向了它，它的引用计数便是1.在调用 close(fd) 函数的时候，实际上做了两步:

--flip[fd]->count; flip[fd] = NULL;12

当 count == 0 的时候，才真正的关闭文件。

有没有可能人为的让两个不同的描述符指向同一个文件表？答案是完备可能，这没什么好奇怪的，函数 dup 和 dup2 便是干这事的。
dup2(int oldfd, int newfd) 的函数做的事情大概就向下面这个样子：

int dup2(int oldfd, int newfd) { // ... close(newfd); flip[newfd] = flip[oldfd]; flip[newfd]->count++; //... return 0;}12345678

而 dup 函数只接管一个参数 oldfd，它返回系统分配的新描述符值。

并非所有的操作系统实现办法都如图 1 中所示，在 linux 0.11 中采取的是数组，当然，完备可以采取链表来实现，这取决于不同操作系统的实现办法，万变不离其宗。

// off_t 可以理解成 intoff_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);12

lseek 函数，便是改变 flip[fd] 指向的 struct file 这个构造中的 f_pos 成员的。

当用 open 函数打开一个文件的时候，该偏移量 f_pos 被默认指定为 0。

如果一个文件中的内容是 hello world，当f_pos==6的时候，实行 read 函数将从字母w开始读取，实行write 也会从 w处开始写数据。

.|-lseekdemo.c|-test123test 文件

hello world1lseekdemo.c

#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <stdio.h>int main() { int fd = open(\"大众test\公众, O_RDONLY); if (fd < 0) { perror(\"大众open\公众); return 1; } char buf[64] = {0}; lseek(fd, 6, SEEK_SET); read(fd, buf, 64); printf(\公众%s\n\"大众, buf); return 0;}123456789101112131415161718

编译后实行，屏幕会打印 world.