Linux 系统文件描述符（File Descriptor）小白级介绍
1. 概述
Linux 遵循"一切皆文件"的理念。在 Linux 系统中，文件描述符是一个索引值（非负整数），指向内核为每个进程所维护的该进程打开文件的记录表。
如上所述，每个进程都维护着一张文件描述符表。
文件描述符是进程级别的资源，并且文件描述符在进程内是唯一的。
另外，当某个进程结束时，其打开的所有文件描述符都会被关闭
默认情况下，一个进程启动时会自动打开 3 个文件描述符：
- 0: 标准输入（stdin）
- 1: 标准输出（stdout）
- 2: 标准错误（stderr）
其他打开的文件描述符，根据不同的场景会有不同。常见的文件描述符的使用场景：如下
- 普通文件的读写操作
- 设备文件的访问（如终端设备）
- 网络套接字（Socket）连接
- 管道（Pipe）通信
- 目录的访问
- 符号链接的访问
2. 子进程继承父进程的文件描述符
当使用 fork() 创建子进程时，子进程会获得父进程文件描述符表的副本。
进程A (父进程) 进程B (子进程)
+-------------------+ +-------------------+
| File Descriptor | fork | File Descriptor |
| Table (副本1) | ------------> | Table (副本2) |
+-------------------+ +-------------------+↓ ↓↓ ↓都指向相同的文件表项↓↓
+-------------------+
| File Table | (系统级别，共享)
| |
| offset, status |
| pipe buffer |
+-------------------+
这意味着：
- 子进程能访问父进程打开的所有文件
- 父子进程共享文件偏移量（file offset）
- 共享文件状态标志（file status flags）
- 实际上是共享了底层的文件表项
这样设计的优势在于：
- 允许父子进程进行通信（通过读写相同文件）
- 可以共享已打开的资源
- 适用于管道通信等场景
但其潜在问题是：
- 可能造成父子进程写入冲突
- 需要注意文件描述符的正确关闭
- 可能导致资源泄露
3. 线程和所属进程的文件描述符
线程是完全使用所属进程的文件描述符（同一个）
附：线程和子进程的区别
| 线程（Thread） | 子进程（child process） | |
|---|---|---|
| 概念 | 是在同一个进程内的执行单元
| 是独立的进程 |
| 内存 | 共享进程的内存空间 | 有独立的内存空间 |
| 资源 | 共享进程的所有资源 （包括文件描述符，和所属进程是同一个） | 资源是父进程的副本 |
| 开销 | 创建开销较小 | 创建开销较大 |
| 通信 | 直接通过共享内存通信，速度快 | 需要通过IPC机制（如管道、信号等）通信 |
| 独立性 | 一个线程崩溃可能导致整个进程崩溃 | 一个子进程崩溃不会影响父进程 |
| 调试 | 所有线程共享同一个地址空间，调试相对复杂 | 各进程独立，调试相对简单 |
| 适用场景 | 共享数据、密集交互的并发任务 | 需要隔离的并发任务 |