什么是文件描述符（File Descriptor，F(xiàn)D）

編程獅（w3cschool.cn） 2025-05-08 14:59:34 瀏覽數(shù) (113)

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文件描述符（File Descriptor，F(xiàn)D）是計算機科學中的概念，表示對文件、網(wǎng)絡連接或其他輸入輸出資源的抽象引用。它是一個非負整數(shù)，由操作系統(tǒng)內(nèi)核分配，用于標識打開的文件或網(wǎng)絡連接。

在 Linux 和類 Unix 系統(tǒng)中，每個進程都有一個文件描述符表，存儲該進程打開的所有文件或 I/O 資源。文件描述符是進程級別的，每個進程都有自己的描述符表，默認有三個標準輸入/輸出/錯誤：標準輸入（stdin）為 0，讀取輸入數(shù)據(jù)，默認設備是鍵盤；標準輸出（stdout）為 1，輸出正常信息，默認設備是終端；標準錯誤（stderr）為 2，輸出錯誤信息，默認設備是終端。

文件描述符的用途

一、文件操作

通過文件描述符，可以對文件進行讀取、寫入、定位等操作。例如，使用文件描述符打開、關閉、讀取、寫入文件。

二、輸入輸出重定向

文件描述符可用于在程序運行時動態(tài)地將輸入輸出重定向到其他文件。例如，可以將程序的輸出重定向到文件中，或者將文件作為程序的輸入。

三、管道通信

文件描述符可用于實現(xiàn)進程間的通信，其中最常見的方式是使用管道。通過創(chuàng)建管道，并使用文件描述符將數(shù)據(jù)從一個進程傳遞給另一個進程。

文件描述符的生命周期

分配：進程使用 open()、socket()、pipe() 等系統(tǒng)調(diào)用打開文件或資源，系統(tǒng)返回一個文件描述符。
使用：進程通過 read()、write()、send()、recv() 等操作讀寫文件描述符指向的資源。
關閉：進程調(diào)用 close(fd) 釋放文件描述符，防止資源泄漏。

Python 中的文件描述符示例

在 Python 中，文件描述符可以通過標準庫中的 os 模塊來管理和使用。

import os


# 打開文件并獲取文件描述符
fd = os.open('example.txt', os.O_RDWR | os.O_CREAT)


# 使用文件描述符進行寫操作
os.write(fd, b'Hello, world!')


# 關閉文件描述符
os.close(fd)

文件描述符也可以用于網(wǎng)絡編程中的 socket 通信。以下是一個簡單的服務器和客戶端示例，展示如何使用文件描述符與 socket 進行通信。

服務器示例

import socket


# 創(chuàng)建 socket 對象
server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)


# 綁定地址和端口
server_socket.bind(('localhost', 8080))


# 開始監(jiān)聽
server_socket.listen(5)


print("服務器正在監(jiān)聽...")


# 接受客戶端連接
client_socket, address = server_socket.accept()


print(f"客戶端 {address} 已連接")


# 接收數(shù)據(jù)
data = client_socket.recv(1024)
print(f"收到數(shù)據(jù): {data.decode()}")


# 發(fā)送數(shù)據(jù)
client_socket.send(b'Hello from server!')


# 關閉連接
client_socket.close()
server_socket.close()

客戶端示例

import socket


# 創(chuàng)建 socket 對象
client_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)


# 連接服務器
client_socket.connect(('localhost', 8080))


print("連接到服務器")


# 發(fā)送數(shù)據(jù)
client_socket.send(b'Hello from client!')


# 接收數(shù)據(jù)
data = client_socket.recv(1024)
print(f"收到數(shù)據(jù): {data.decode()}")


# 關閉連接
client_socket.close()