Linux基础I/O详解 （从文件描述符到系统调用，小白也能掌握的输入输出）

如上图，每个进程都有自己的文件描述符表，表项指向内核中维护的打开文件对象，这些对象记录了文件的偏移量、访问模式等信息。理解这个结构，是掌握重定向和管道的基础。

2. 标准输入输出与重定向

当你编写一个C程序并使用printf打印内容时，实际上是在向文件描述符1（标准输出）写入数据。而scanf则从文件描述符0（标准输入）读取。这种设计使得标准输入输出可以轻松重定向到文件或其他程序。例如在shell中使用./a.out < input.txt > output.txt，就可以将程序的标准输入指向文件，标准输出指向另一个文件，底层就是通过修改文件描述符指向实现的。

3. 核心系统调用：open/read/write/close

用户程序不能直接操作硬件，必须通过操作系统提供的系统调用接口。Linux基础I/O最常用的四个系统调用是：

• open()：打开或创建文件，返回文件描述符。例如 int fd = open("/tmp/test.txt", O_RDWR);
• read()：从文件描述符读取数据。如 ssize_t n = read(fd, buf, sizeof(buf));
• write()：向文件描述符写入数据。如 write(fd, "hello", 5);
• close()：关闭文件描述符，释放资源。

这些系统调用是POSIX标准的一部分，也是C语言标准库函数（如fopen、fread）的底层基础。通过直接使用它们，你可以更精细地控制I/O行为。

4. 实例：一个简单的拷贝程序

    #include #include int main() {char buf[1024];int fd_in = open("source.txt", O_RDONLY);int fd_out = open("dest.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0644);ssize_t n;while ((n = read(fd_in, buf, sizeof(buf))) > 0)write(fd_out, buf, n);close(fd_in);close(fd_out);return 0;}  

这个程序展示了如何利用文件描述符和系统调用实现文件拷贝。注意错误处理被省略，实际生产代码必须检查每个调用的返回值。

5. 总结

通过本文，我们学习了Linux基础I/O的核心概念：文件描述符作为操作句柄，标准输入输出的默认文件描述符，以及系统调用的具体用法。掌握这些知识，你就能理解Linux中“一切皆文件”的设计哲学，并为后续学习高级I/O（如epoll、mmap）打下坚实基础。动手写几个小程序，尝试用系统调用实现cat、cp命令，你会对Linux I/O有更深的理解。

关键词回顾： 本文围绕 Linux基础I/O、文件描述符、系统调用、标准输入输出 四个核心展开，希望这些概念已深植你心。