Linux內(nèi)核（kernel）利用文件描述符（file descriptor）來(lái)訪問(wèn)文件。文件描述符是非負(fù)整數(shù)。打開(kāi)現(xiàn)存文件或新建文件時(shí)，內(nèi)核會(huì)返回一個(gè)文件描述符。在Linux系統(tǒng)中，讀寫(xiě)文件也需要使用Linux文件描述符來(lái)指定待讀寫(xiě)的文件。

實(shí)際上，文件描述符是一個(gè)索引值，指向內(nèi)核為每一個(gè)進(jìn)程所維護(hù)的該進(jìn)程打開(kāi)文件的記錄表。當(dāng)程序打開(kāi)一個(gè)現(xiàn)有文件或者創(chuàng)建一個(gè)新文件時(shí)，內(nèi)核向進(jìn)程返回一個(gè)文件描述符。在程序設(shè)計(jì)中，一些涉及底層的程序編寫(xiě)往往會(huì)圍繞著文件描述符展開(kāi)。但是文件描述符這一概念往往只適用于UNIX、Linux這樣的操作系統(tǒng)。

習(xí)慣上，標(biāo)準(zhǔn)輸入（standard input）的Linux文件描述符是 0，標(biāo)準(zhǔn)輸出（standard output）是 1，標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤（standard error）是 2。盡管這種習(xí)慣并非Unix內(nèi)核的特性，但是因?yàn)橐恍?shell 和很多應(yīng)用程序都使用這種習(xí)慣，因此，如果內(nèi)核不遵循這種習(xí)慣的話，很多應(yīng)用程序?qū)⒉荒苁褂谩Ｒ虼耍贚inux的系統(tǒng)調(diào)用中，大量的系統(tǒng)調(diào)用都是依賴(lài)于Linux文件描述符。

先說(shuō)files，它是一個(gè)文件指針數(shù)組。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)進(jìn)程會(huì)從files[0]讀取輸入，將輸出寫(xiě)入files[1]，將錯(cuò)誤信息寫(xiě)入files[2]。

舉個(gè)例子，以我們的角度 C 語(yǔ)言的printf函數(shù)是向命令行打印字符，但是從進(jìn)程的角度來(lái)看，就是向files[1]寫(xiě)入數(shù)據(jù)；同理，scanf函數(shù)就是進(jìn)程試圖從files[0]這個(gè)文件中讀取數(shù)據(jù)。

每個(gè)進(jìn)程被創(chuàng)建時(shí)，files的前三位被填入默認(rèn)值，分別指向標(biāo)準(zhǔn)輸入流、標(biāo)準(zhǔn)輸出流、標(biāo)準(zhǔn)錯(cuò)誤流。我們常說(shuō)的「文件描述符」就是指這個(gè)文件指針數(shù)組的索引，所以程序的文件描述符默認(rèn)情況下 0 是輸入，1 是輸出，2 是錯(cuò)誤。

進(jìn)程獲取文件描述符最常見(jiàn)的方法是通過(guò)本機(jī)子例程open或create獲取或者通過(guò)從父進(jìn)程繼承。后一種方法允許子進(jìn)程同樣能夠訪問(wèn)由父進(jìn)程使用的文件。文件描述符對(duì)于每個(gè)進(jìn)程一般是特定的。當(dāng)用fork子例程創(chuàng)建某個(gè)子進(jìn)程時(shí)，該子進(jìn)程會(huì)獲得其父進(jìn)程所有文件描述符的副本，這些文件描述符在執(zhí)行fork時(shí)打開(kāi)。在由fcntl、dup和dup2子例程復(fù)制或拷貝某個(gè)進(jìn)程時(shí)，會(huì)發(fā)生同樣的復(fù)制過(guò)程。

對(duì)于每個(gè)進(jìn)程，操作系統(tǒng)內(nèi)核在u_block結(jié)構(gòu)中維護(hù)文件描述符表，所有的文件描述符都在該表中建立索引。到這里，我們不難看出「Linux 中一切皆文件」設(shè)計(jì)思路的高明了，不管是設(shè)備、另一個(gè)進(jìn)程、socket 套接字還是真正的文件，全部都可以讀寫(xiě)，統(tǒng)一裝進(jìn)一個(gè)簡(jiǎn)單的files數(shù)組，進(jìn)程通過(guò)簡(jiǎn)單的文件描述符訪問(wèn)相應(yīng)資源，具體細(xì)節(jié)交于操作系統(tǒng)，有效解耦，優(yōu)美高效。

實(shí)際上，Linux文件描述符看成是一種系統(tǒng)資源，可以通過(guò)相應(yīng)的命令來(lái)查看文件描述符的上限。每一個(gè)文件描述符會(huì)與一個(gè)打開(kāi)文件相對(duì)應(yīng)，同時(shí)，不同的文件描述符也會(huì)指向同一個(gè)文件。在本站的Linux教程中，對(duì)Linux文件描述符的使用有著詳細(xì)的講解，想要快速掌握Linux文件描述符的小伙伴可以前去觀看學(xué)習(xí)。