面试问题 --文件描述符和流

文件描述符概述

文件描述符是计算机操作系统中用于标识和访问文件或输入/输出设备的抽象概念。在Unix和类Unix系统中，文件描述符是一个非负整数，用于唯一标识打开的文件或I/O设备。本文将介绍文件描述符的基本概念和在Unix环境中的应用。

基本概念

文件描述符的基本特征包括：

• 标准输入（stdin）： 文件描述符为0，用于读取用户输入。
• 标准输出（stdout）： 文件描述符为1，用于向屏幕输出信息。
• 标准错误（stderr）： 文件描述符为2，用于向屏幕输出错误信息。
• 打开的文件： 文件描述符从3开始递增，表示进程打开的文件或套接字等资源。

操作文件描述符

文件描述符可以通过系统调用和标准库函数进行操作。以下是常见的操作：

#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>

int fd = open("filename.txt", O_RDONLY);  // 打开文件
char buffer[100];
read(fd, buffer, sizeof(buffer));        // 读取文件内容
write(fd, "Hello, World!", 13);          // 写入文件内容
close(fd);                               // 关闭文件

设备文件描述符

设备文件描述符是文件描述符的一种，用于访问设备。在Unix系统中，包括字符设备和块设备，它们分别代表不同类型的设备。

字符设备文件描述符

字符设备是顺序访问的设备，例如终端设备。字符设备文件描述符通常用于读写单个字符或字符流。

块设备文件描述符

块设备以块为单位进行访问，例如硬盘驱动器。块设备文件描述符通常用于读写块数据。

文件描述符 vs 流：理解I/O的两个重要概念

在计算机编程中，文件描述符和流是两个常见的概念，用于处理输入和输出。尽管它们在某些方面有相似之处，但它们有着关键的区别。本文将深入探讨文件描述符和流的特性、用途和操作方式。

文件描述符

定义

文件描述符是一个由操作系统分配的非负整数，用于唯一标识一个打开的文件、套接字或其他I/O设备。

用途

文件描述符主要用于在程序中标识和访问文件、套接字等I/O资源，以进行读取、写入和其他操作。

操作

文件描述符通过系统调用进行操作，包括open、read、write、close等。

流

定义

流是一个抽象的概念，用于表示数据的有序序列。在程序中，流可以是输入流或输出流。

用途

流用于简化对数据的读取和写入，提供高级别的接口，隐藏了底层I/O细节。

操作

流通过高级别的API进行操作，使用函数和方法（如fread、fwrite、fprintf等）而不是直接使用文件描述符。

区别总结

1. 抽象层次： 文件描述符是底层的、操作系统提供的概念，而流是更高级别的抽象，通常由编程语言或库提供。

2. 使用方式： 文件描述符主要用于直接访问底层的文件和I/O设备，而流提供了更抽象、更便捷的接口，隐藏了底层实现的复杂性。

3. 接口： 文件描述符的操作通常涉及系统调用，而流使用高级别的函数和方法进行读写。

结语

理解文件描述符和流的区别对于有效处理输入和输出至关重要。选择使用文件描述符还是流取决于具体的需求和编程环境。深入理解这两个概念有助于更好地利用操作系统提供的I/O功能，从而编写更高效、可维护的程序。