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编者云：这篇文章内容比较碎，需要有一定基础之后再看，图片给的很到位。

进程打开一个文件，会与三个表发生关联，分别是：文件描述符表、文件表、索引结点表。

当同一个进程对同一个文件多次使用open时；

对一个文件描述符调用dup函数；

父进程使用fork创建一个子进程，子进程和上面三个表的关系；

当子进程调用exec函数，子进程和上三个表的关系又发生了什么变化；

不同的进程打开同一个文件，那么这些进程又是以怎么样的形式相关联。

本文将解释这些问题。

文件描述符表、文件表、索引结点表存放地点：

每个进程都有一个属于自己的文件描述符表。

文件表存放在内核空间，由系统里的所有进程共享。

索引结点表也存放在内核空间，由所有进程所共享。

了解这个些表的存放位置很重要。

三个表的作用：

• 文件描述符表：该表记录进程打开的文件。它的表项里面有一个指针，指向存放在内核空间的文件表中的一个表项。它向用户提供一个简单的文件描述符，使得用户可以通过它方便地访问一个文件。当进程使用open打开一个文件时，内核就会在这个表中添加一个表项。如果对同一个文件打开多次，那么将有多个表项。使用dup时，也会增加一个表项。
• 文件表：文件表保存了进程对文件读写的偏移量。该表还保存了进程对文件的存取权限。比如，进程以O\_RDONLY方式打开文件，这将记录到对应的文件表表项中。
• 索引结点表(inode)：在文件系统中，也是有一个索引结点表的。如下图所示：

这两个索引结点表有千丝万缕的关系。因为内存中的索引结点表的每一个表项都是从文件系统中读入的，并且两个索引结点表有一对一的关系。所以，内存中的索引结点表的每一个表项都对应一个具体的文件。

上面所说的三个表的功能，使得三个表紧密地联系在一起，文件描述符表项有一个指针指向文件表表项，文件表表项有一个指针指向索引结点表表项。

不同的进程打开同一个文件：

不同的进程打开同一个文件，那么他们应该有各自对应的文件表表项。因为文件表表项记录了进程读写文件时的偏移量和存取权限。多个进程不可能共享一个文件偏移量。另外他们各自打开文件的权限也可能是不同的，有的是为了读、有的为了写，有的为了读写。所以，他们应该有不同的文件表表项。

此外，因为是同一个文件，所以，多个进程会共享同一个索引结点表项。即他们的文件表表项指针会指向同一个索引结点最终如下图所示：

使用dup函数复制一个文件描述符：

dup函数是用来复制一个文件描述符的。点击这个链接可以看到，复制得到的文件描述符和原描述符共享文件偏移量和一些状态。所以dup的作用仅仅是复制一个文件描述符表项，而不会复制一个文件表表项。

于是使用dup函数后，有下图：

dup函数是一个很重要的函数。平时我们在shell里面通过 > 来进行重定向，就是通过dup函数来实现的。

同一个进程多次打开同一个文件：

每打开一次同一个文件，内核就会在文件表中增加一个表项。这是因为每次open文件时使用了不同的读写权限，而读写权限是保存在文件表表项里面的。

如图：

父进程使用fork创建子进程：

由于fork一个子进程，子进程将复制父进程的绝大部分东西（除了进程ID、进程的父进程ID、一些时间属性、文件锁）。所以子进程复制了父进程的整个文件描述符表。

如图：

进程调用exec后，文件描述符的保留情况：

我们经常会在shell中，输入 < 进行标准输入重定向。比如

wc < test.c

其大致的实现如下：

if(fork()==0)//child process
{
       close(0); //关闭键盘这个标准输入
       open(inputFile, O_RDONLY); //返回的文件描述符是最小的未使用的整数，此次就是0，实现了重定向
       exec(); //执行exec
}

从上面的例子可以看到执行exec后，文件描述符是会保留的。但有时，可能一个进程有很多个文件描述符，执行exec后，都用不着了。那么此时，应该关闭它。这涉及到一个close-on-exec概念，就是在执行exec时，close(关闭)文件描述符。在默认情况下，执行exec是不关闭的。这里有一个系统调用fcntl可以关闭之。

它的原型为：

int fcntl(int fd,int cmd, … /* int arg */);

第一个参数是文件描述符，第二个参数用来指定是要进行的操作。第三个参数依赖于第二个参数

与本文相关的是操作是 F_GETFD和F_SETFD。其分别用来获取close-on-exec,设置close-on-exec标识的值。

可以通过

fcntl(fd, F_SETFD, 1);

来关闭文件描述符。

即参数arg为0时，不关闭；为1时关闭。