通常，我們在輸入數據或輸出數據的設備為鍵盤或者顯示器。當然，我們比較熟悉的輸入輸出，可能就是對于文件的操作，還有直接從終端輸出，顯示到顯示器上。在C語言中，我們使用fopen,fclose,fread,fwrite對文件進行相應的操作。由于操作系統內核的不同，在linux系統下，我們不僅僅可以使用C庫里邊的那些函數，還使用open,close,read,write對文件進行相應的操作，這些都是系統調用的函數。它們之間有聯系也有區別，現在我們分析一下吧。

C庫:

（1）FILE *fopen(const char *path, const char *mode);

（2）int fclose(FILE *fp);

（3）size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

（4）size_t fwrite(const void *ptr, size_t size, size_t nmemb,FILE *stream);

系統調用:

（1）

#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
int open(const char *pathname, int flags);
int open(const char *pathname, int flags, mode_t mode);        //flags表示打開的方式，主要有O_RDONLY,O_WRONLY,O_CREAT,O_EXCL等
int creat(const char *pathname, mode_t mode); //如果打開不成功的話，就自己創建一個

我們看出，使用open函數的時候，調用的是系統的函數，而上述fopen是使用C庫里邊的函數。還有一點是open的返回值是整形，這也是與fopen不一樣的。我們使用fopen的時候，它是返回一個file*,在這里，open的返回值是整形，它代表文件描述符。即唯一標識打開文件的信息。文件描述符是什么呢。我們之前在task_struct中介紹過PCB的基本信息。簡單了解了PCB結構體中的信息后，我們發現在task_struct結構體中有一個files_struct結構體就是用于存放打開文件的一系列信息。

struct files_struct {/** read mostly part*/atomic_t count;   //自動增量  bool resize_in_progress;wait_queue_head_t resize_wait;struct fdtable __rcu *fdt;  struct fdtable fdtab;   //文件描述符表/** written part on a separate cache line in SMP*/spinlock_t file_lock ____cacheline_aligned_in_smp;unsigned int next_fd;  //下一個文件描述符unsigned long close_on_exec_init[1]; //執行exec時
需要關閉的文件描述符初值集合  unsigned long open_fds_init[1]; //當前打開文件
的文件描述符屏蔽字  unsigned long full_fds_bits_init[1];struct file __rcu * fd_array[NR_OPEN_DEFAULT]; //指向文件描述符組的指針
};

FILE的結構
struct _iobuf {char *_ptr;          //緩沖區當前指針int   _cnt;char *_base;         //緩沖區基址int   _flag;         //文件讀寫模式int   _file;         //文件描述符int   _charbuf;      //緩沖區剩余自己個數int   _bufsiz;       //緩沖區大小char *_tmpfname;};
typedef struct _iobuf FILE;

可以看到，files_struct中有一個文件描述符表，用來存放文件描述符。我們對于程序啟動時默認會打開三個文件：stdin,stdout,stderr,它們的文件描述符分別表示：0,1,2。頭文件unistd.h中有如下宏：

#define STDIN_FILENO 0
#define STDOUT_FILENO 1
#define STDERR_FILENO 2

總結一下：

每個進程在linux內核中都有一個描述進程信息的結構體，稱為task_struct。而描述進程的信息稱為PCB，每個進程都有自己的PCB(進程控制塊)。在task_struct結構體中，有一個指向files_struct的結構體指針，files_struct結構體中，描述了相應的文件描述符，I/O緩沖區,下一個文件描述符等。

說起庫函數和系統調用，我們知道，最底層是硬件->驅動程序->操作系統->系統調用->shell外殼程序->庫函數->用戶程序;所以可以知道，庫函數是在系統調用的基礎上形成的，因此也知道open與fopen的關系了吧，fopen的底層也是調用了open的。

同理，看一下另外的read，write，close

ssize_t read(int fd, void *buf, size_t count);
ssize_t write(int fd, const void *buf, size_t count);
int close(int fd);

使用這些函數的時候，參數傳入文件描述符來確定是哪個文件。