The C Programming Language（第 2 版） 笔记 / 8 UNIX 系统接口 / 8.1 文件描述符

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8 UNIX 系统接口

UNIX 操作系统通过一系列的系统调用提供服务
这些系统调用实际上是操作系统内的函数，它们可以被用户程序调用
本章将介绍如何在 C 语言程序中使用一些重要的系统调用
如果读者使用的是 UNIX，本章将会对你有直接的帮助
这是因为，我们经常需要借助于系统调用以获得最高的效率，或者访问标准库中没有的某些功能
但是，即使读者是在其它操作系统上使用 C 语言，本章的例子也将会帮助你对 C 语言程序设计有更深入的了解
不同系统中的代码具有相似性，只是一些细节上有区别而已
因为 ANSI C 标准函数库是以 UNIX 系统为基础建立起来的，所以，学习本章中的程序还将有助于更好地理解标准库

本章的内容包括 3 个主要部分，输入/输出、文件系统和存储分配
其中，前两部分的内容要求读者对 UNIX 系统的外部特性有一定的了解

第 7 章介绍的输入/输出接口对任何操作系统都是一样的
在任何特定的系统中，标准库函数的实现必须通过宿主系统提供的功能来实现
接下来的几节将介绍 UNIX 系统中用于输入和输出的系统调用，并介绍如何通过它们实现标准库

8.1 文件描述符

在 UNIX 操作系统中，所有的外围设备（包括键盘和显示器）都被看作是文件系统中的文件
因此，所有的输入/输出都要通过读文件或写文件完成
也就是说，通过一个单一的接口就可以处理外围设备和程序之间的所有通信

通常情况下，在读或写文件之前，必须先将这个意图通知系统，该过程称为打开文件
如果是写一个文件，则可能需要先创建该文件，也可能需要丢弃该文件中原先已存在的内容
系统检查你的权力（该文件是否存在？是否有访问它的权限？）
如果一切正常，操作系统将向程序返回一个小的非负整数，该整数称为文件描述符
任何时候对文件的输入/输出都是通过文件描述符标识文件，而不是通过文件名标识文件
文件描述符类似于标准库中的文件指针或 MS-DOS 中的文件句柄
系统负责维护已打开文件的所有信息，用户程序只能通过文件描述符引用文件

因为大多数的输入/输出是通过键盘和显示器来实现的，为了方便起见，UNIX 对此做了特别的安排
当命令解释程序（即 shell）运行一个程序的时候
将打开 3 个文件，对应的文件描述符分别为 0、1、2，依次表示标准输入，标准输出和标准错误
如果程序从文件 0 中读，对 1 和 2 进行写，就可以进行输/输出而不必关心打开文件的问题

程序的使用者可通过 < 和 > 重定向程序的 I/O：

prog <infile >outfile

这种情况下，shell 把文件描述符 0 和 1 的默认赋值改变为指定的文件
通常，文件描述符 2 仍与显示器相关联，这样，出错信息会输出到显示器上
与管道相关的输入/输出也有类似的特性
在任何情况下，文件赋值的改变都不是由程序完成的，而是由 shell 完成的
只要程序使用文件 0 作为输入，文件 1 和 2 作为输出，它就不会知道程序的输入从哪里来，并输出到哪里去

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