基本概念

1. 文件描述符

总览: 当一个程序成功向操作系统请求访问一个打开的文件, 内核会返回一个指向内核中全局文件表(global file table)中的入口点(entry)的文件描述符. 文件表入口点包含如: 文件的inode(硬盘中的位置), 字节偏移量(byte offset), 以及对这个数据流的访问限制(只读, 只写等). 整个过程如下图所示:

• 文件描述符: 是计算机操作系统中被打开文件的唯一标识. 它用来描述一种数据资源, 以及这个数据资源可以如何被访问到
• 当一个程序请求打开一个文件或者读取某个数据资源时, 比如 socket, 操作系统的内核通常会做以下几件事:
  • 允许访问
  • 在全局文件表中创建一个入口点
  • 为这个程序提供访问入口点的位置
• 描述符由唯一非负整数标识, 如 1, 2, 567... 对于每个被打开的文件, 至少有一个文件描述符.

2. stdin stdout stderr

• 在 *Unix 系统当中, 前三个文件描述符0, 1, 2 默认为 stdin stdout stderr
• 比如使用终端时, 默认情况下:
  1. stdin 从键盘读取
  2.stdout, stderr 输出至屏幕

• 流(stream)的概念: 可以理解为数据的传递和走向. 比如 从键盘输入字符到 stdin, 数据经过 stdin 然后到达某个程序, 被程序处理之后需要展示的数据流向 stdout 或者 stderr(如果有错误产生), 最后屏幕显示相关的 stdin 和 stderr(如果有错误产生).

理解 stdout 和 stderr 的区别:
虽说在使用终端时, 两者都会输出到屏幕, 但是二者是源自不同的文件描述符, 也就是数据流(data stream)不一样.
比如在shell当中使用 ls 命令跟着一个不存在的文件时, 屏幕会显示如下, 这里显示的内容属于 stderr 数据流:jovy@Jovy-element:~$ ls dne.file
ls: 无法访问'dne.file': 没有那个文件或目录
如果我在当前目录下新建一个 test.txt 文件, 在使用 ls 命令, 会得到如下结果: jovy@Jovy-element:~$ touch text.txt
jovy@Jovy-element:~$ ls text.txt
text.txt
这时候屏幕上不会显示错误信息, 因为没有 stderr 的数据流产生, 屏幕输出了默认的 stdout 数据流.

3. 重定向文件描述符

在Linux 当中，＞，＞＞，＜，＜＜是和重定向有关的符号．

针对第一个例子，我们把stderr 重定向到/dev/null 当中, 观察屏幕输出的内容:

 jovy@Jovy-element:~$ ls dne.file 2>/dev/null jovy@Jovy-element:~$ 

发现刚才的错误信息不见了, 这是因为 stderr 信息流被重定向到 Linux 当中的特殊设备"/dev/null"去了.

"/dev/null"的意思是--"go nowhere", 哪儿也不去,就像一个黑洞一样.

再试试把第二个例子当中的标准输出重定向到 capture.txt 文件当中:

 jovy@Jovy-element:~$ ls text.txt 1>capture.txtjovy@Jovy-element:~$ jovy@Jovy-element:~$ cat capture.txt text.txt

发现在执行完ls命令之后,屏幕输出text.txt, 然后使用 cat 命令查看stdout 重定向后的文件, 发现了 "text.txt" . 也就是说成功把stdout的数据流定向到capture.txt这个文件当中. 默认情况下, 1>capture.txt 中的 1 可以被省略, Linux 默认为标准输出重定向 .

好,还是上面的例子, 使用 ls dne.file 尝试显示一个不存在的文件, 但是我们给标准输出 stdout 做重定向到 stdout.txt:

 jovy@Jovy-element:~$ ls dne.file >stdout.txtls: 无法访问'dne.file': 没有那个文件或目录jovy@Jovy-element:~$ cat stdout.txt jovy@Jovy-element:~$ 

发现重定向标准输出后, 屏幕显示的还是错误信息, 查看stdout.txt的信息发现没有任何记录.

因此, 这个例子可以表明 stdout 和 stderr 两个的区别是属于不同的两个数据流.

总结

理解清楚文件描述符的概念，理解Linux内核如何运用文件描述符。在此基础上，认清楚stdin, stdout, stderr 三个数据流的作用，就能理解什么是stdin，stdout，stderr啦。