文件描述符、文件表、FILE 结构体笔记

一、文件描述符与文件描述符表

• 文件描述符：进程的“文件描述符表”的索引。

• 文件描述符表：每个进程在内核中维护一个struct files_struct结构，其中包含一个指针数组（通常叫fd_array或动态分配的fd数组，每个元素是一个struct file *类型的指针，它指向内核中对应的struct file对象），数组的下标就是文件描述符的值。

二、内核层与用户层的两个概念：“文件表” 与FILE结构体

1. 内核层

• 文件表项（struct file）：

  • 位于内核空间，属于内核对象。

  • 每个打开的文件对应一个struct file对象。

  • 包含：文件偏移、打开模式、指向 inode 的指针、引用计数等。

  • 是内核管理打开文件的内部数据结构。

• 内核全局的打开文件表—open file table：

  • 简称“文件表”，属于内核中的一种表。

  • 所有struct file对象的集合。

  • Linux 内核通过全局链表（如file_list）或哈希表将所有打开的文件对象串联起来，并维护统计信息（如nr_files）。

2. 用户层

• FILE结构体：

  • 位于用户空间（C 标准库）。

  • 封装了文件描述符（指向内核文件表的索引）。

  • 提供：用户态缓冲区、错误/EOF 标志、缓冲模式等。

  • 用于实现带缓冲的 I/O 操作。

  • 每个FILE*指向一个FILE对象。

三.文件描述符表，内核全局文件表——两种不同的“集合”