文件描述符和文件指针有什么区别？

Question

文件描述符和文件指针有什么关系？何时适合使用每个？

- karthi_ms

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https://www.gnu.org/software/libc/manual/html_node/Streams-and-File-Descriptors.html - Suraj Jain

Answer 1

文件描述符是在Linux和其他类Unix系统中用于标识已打开的文件（或套接字等）的低级整数“句柄”，位于内核级别。您将“裸”文件描述符传递给实际的Unix调用，例如read()，write()等。

FILE指针是C标准库级别的构造，用于表示文件。FILE包装文件描述符，并添加缓冲和其他功能，使I/O更容易。您将FILE指针传递给标准C函数，例如fread()和fwrite()。

- unwind

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@nvl：fildes在Windows上肯定是可用的，例如http://msdn.microsoft.com/en-us/library/z0kc8e3z%28VS.80%29.aspx - kennytm

“naked”文件描述符是什么意思？与此链接中提到的内容相似，'fd' 是 'read()' 函数的第一个参数。为什么你会称它为"naked"? - Geek

与标准库的 FILE * 类型相比，整数文件描述符更少包装，即更为“裸露”。 - unwind

虽然这个评论听起来很有权威性（而且它可能确实如此），但我发现Suraj Jain和Vogeesh HT的评论更具信息量，并提供了其他评论中没有的必要细节水平。 - Stato Machino

Answer 2

其中一个是带缓存的（FILE *），另一个则不带。实际上，当您从“真实”文件（即在驱动器上）中读取时，几乎总是希望使用 FILE *，除非您知道自己在做什么或者文件实际上是一个套接字等。

您可以使用 fileno() 从 FILE * 获取文件描述符，并且可以使用 fdopen() 打开一个带缓冲的 FILE *。

- Ben

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谢谢指出fileno()函数的用法，由于手册页的组织结构，这个函数很难找到。fdopen()也是一样。 - BD at Rivenhill

Answer 3

文件描述符只是从POSIX的open()调用中获取的整数。使用标准C的fopen()可获得FILE结构体返回。除文件描述符外，FILE结构体还包含其他信息，例如文件结束和错误指示器、流位置等。

因此，与open()相比，使用fopen()提供了一定程度的抽象。通常情况下，应该使用fopen()，因为它更具移植性，可以使用所有其他使用FILE结构体的标准C函数，例如fprintf()及其系列函数。

使用任何一个都没有性能问题。

- Martin Wickman

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感谢您提及可移植性。FILE 是标准 C 库的一部分（追溯至 C89/C90）；而文件描述符则不是。 - tomlogic

Answer 4

文件描述符 vs 文件指针

文件描述符：

文件描述符是由open()系统调用返回的整数值。

int fd = open (filePath, mode);

1. 底层/内核级别的句柄。
2. 传递给UNIX系统调用中的read()和write()。
3. 不包括缓冲和其他功能。
4. 可移植性较差且效率低。

文件指针：

文件指针是fopen()库函数返回的指向C结构体的指针，用于标识文件、封装文件描述符、缓冲功能和所有其他需要进行I/O操作的功能。文件指针的类型为FILE，其定义可以在"/usr/include/stdio.h"中找到。此定义可能因编译器而异。

FILE *fp = fopen (filePath, mode);

// A FILE Structure returned by fopen 
    typedef struct 
    {
        unsigned char   *_ptr;
        int     _cnt;
        unsigned char   *_base;
        unsigned char   *_bufendp;
        short   _flag;
        short   _file;
        int     __stdioid;
        char    *__newbase;
#ifdef _THREAD_SAFE
        void *_lock;
#else
        long    _unused[1];
#endif
#ifdef __64BIT__
        long    _unused1[4];
#endif /* __64BIT__ */
    } FILE;

1. 它是高级界面。
2. 传递给fread()和fwrite()函数。
3. 包括缓冲、错误指示和EOF检测等功能。
4. 提供更高的可移植性和效率。

- Yogeesh H T

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你能证明那个更高效的说法吗？我从未听说过。 - Gid

“效率”声明可能是由于缓冲造成的。使用文件描述符，每个read()或write()都是一个系统调用，而每个系统调用都应被视为昂贵的。使用FILE*，缓冲意味着一些读取和写入不会成为系统调用。 - Mike Spear

Answer 5

希望能提供一些可能有用的观点。

关于FILE *

1. 不能用于进程间通信(IPC)。
2. 在需要通用缓冲I/O(如printf、fprintf、snprintf、scanf)时使用。

3. 我经常用它来进行调试记录。例如，

                FILE *fp;
                fp = fopen("debug.txt","a");
                fprintf(fp,"I have reached till this point");
                fclose(fp);
   

关于文件描述符

1. 它通常用于进程间通信。

2. 在*nix系统中，它对文件（设备、文件、套接字等）提供低级别的控制，因此比 FILE * 更强大。

- Akshay Patil

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你不能使用 fdopen() 来处理 IPC 和设备，使用 FILE* 吗？ - osvein

实际上，是肯定的和否定的都有。你不能使用FILE*来设置和初始化IPC，但是你可以通过文件描述符(fdopen())创建一个FILE*，并且稍后关闭FILE也会关闭描述符。因此，你可以做IPC，但是你必须处理一些文件描述符以便于任何直接的IPC。 - Micah W

Answer 6

FILE *在处理文本文件和用户输入/输出时更加实用，因为它允许您使用API函数，如sprintf()、sscanf()、fgets()、feof()等。

文件描述符API是低级的，因此它允许处理套接字、管道、内存映射文件（当然也包括常规文件）。

- qrdl

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+1 是因为你添加了内存映射文件，因为根据我目前的阅读，其他答案已经被提供了。 - ernie.cordell

Answer 7

这里简要说明一下（如果您感兴趣）...

fopen 可能存在安全问题，建议使用 fopen_s 或带有 exclusive bits 的 open。C1X 提供了 x 模式，可以使用 "rx"、"wx" 等模式来打开文件。

如果使用 open，可以考虑使用 open(..., O_EXCL | O_RDONLY,... ) 或 open(..., O_CREAT | O_EXCL | O_WRONLY,... )。

例如，请参见《不要对 fopen() 和文件创建进行假设》。

- jww

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由于'POSIX'中似乎没有提供fopen_s，因此假设最可移植的解决方案是使用open(2)和fdopen(2)（不考虑Windows）。另外，哪个更快，fopen_s()还是使用open(2)和fdopen(2)？ - Mihir Luthra

Answer 8

我在这里找到了一个很好的资源，它提供了关于两者之间区别的高级概述：

当您希望对文件进行输入或输出时，可以选择两种基本机制来表示程序和文件之间的连接：文件描述符和流。文件描述符表示为int类型的对象，而流表示为FILE *对象。

文件描述符提供了一种原始、低级别的接口来执行输入和输出操作。文件描述符和流都可以表示与设备（如终端）、用于与另一个进程通信的管道或套接字以及普通文件的连接。但是，如果要执行针对特定设备的控制操作，则必须使用文件描述符；没有使用流的工具。如果程序需要以非阻塞（或轮询）输入方式进行输入或输出，也必须使用文件描述符（参见文件状态标志）。

流提供了较高级别的接口，在原始文件描述符功能之上进行分层。流接口几乎将所有类型的文件都视为同类——唯一的例外是您可以选择的三种缓冲样式（请参见流缓冲）。

使用流接口的主要优点是，用于实际输入和输出操作（而不是控制操作）的函数集比文件描述符提供的相应工具更为丰富和强大。文件描述符接口仅提供用于传输字符块的简单函数，但流接口还提供了强大的格式化输入和输出函数（printf和scanf），以及用于字符和行导向输入和输出的功能。

由于流是基于文件描述符实现的，因此您可以从流中提取文件描述符，并直接在文件描述符上执行低级操作。您也可以最初将连接作为文件描述符打开，然后创建与该文件描述符关联的流。

一般来说，除非要执行只能在文件描述符上完成的某些特定操作，否则应使用流而不是文件描述符。如果您是初学者程序员，不确定要使用哪些函数，我们建议您重点关注格式化输入函数（请参见格式化输入）和格式化输出函数（请参见格式化输出）。

如果您关心程序在GNU之外的系统上的可移植性，则还应该知道文件描述符不如流具有可移植性。您可以期望运行ISO C的任何系统都支持流，但非GNU系统可能根本不支持文件描述符，或者只实现一部分操作在文件描述符上的GNU函数。然而，在GNU C库中的大多数文件描述符函数均包括在POSIX.1标准中。

- Suraj Jain

Answer 9

系统调用主要使用文件描述符，例如read和write。库函数将使用文件指针（printf，scanf）。但是，库函数仅在内部使用系统调用。

- Pavunkumar

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我不确定你为什么说库函数只使用内部系统调用：如果你指的是标准C I/O（或任何其他）函数，我不确定这是普遍适用的。否则，那就不是你所说的，所以我希望看到你帖子中的语言得到一些改进。最后一句话让我感到困惑。 - ernie.cordell