之前在学习C语言时，从语言层面对文件有了浅薄的理解，并不深刻，现在学习了操作系统，并对文件的学习进行了深化，不再是语言层，而是深入到系统，深入到底层去理解它。
文件读写的本质
再C语言中，我们学习过如何通过 fopen 函数来打开文件。
在Linux下，我们可以使用系统原生的 open 函数打开文件。
而C的 fopen 本质，是对系统的 open 函数进行了封装，所以调用 fopen ，其实是调用 open 来进行工作，同理的 fclose 也是封装了 close。
而我们打开文件的操作的本质，是进程打开文件，那么文件的路径问题就有了答案，而引入进程，我们也就可以尝试一窥文件的调用奥秘。
但在那之前，先补充一个概念，文件描述符。
文件描述符
在调用系统的 open 函数时，我们使用一个 fd 来接收其返回值。这个返回值就是文件描述符，其本质是一个从 0 开始的小整数，且优先使用当前最小的未被使用的整数。
当我们打开一个文件，操作系统需要在内存中创建相应的数据结构用来描述目标文件，这个数据结构是一个数组，而文件描述符就是这个数组的下标，数组里面存放着对应的一个文件指针，所以我们通过文件描述符，就可以找到对应的文件。
或许你无法很好地理解以上的解释，但没关系，先记住。
文件打开的底层结构
我们刚才说，打开文件本质是进程打开，那么会发生什么呢？
我们知道进程有一个 task_struct 结构体，也就是 PCB。PCB 里有一个 files 指针，这个指针又指向一个数组，叫做 files_struct ，也就是刚才说的，用来描述目标文件的数据结构，里面存放的就是我们的文件指针。我们通过一张图片来直观感受：
我们也可以通过一些代码来试着查看文件描述符：
上图中，我们试着打印 open 的返回值，但结果好像并不完全符合我们的预期。我们说了，文件描述符是一个从 0 开始的小整数，从代码运行的结果来看，fd 确实是一个小整数没错，但为什么我打开的第一个文件，它的文件描述符不是 0 而是 3 呢？而且当我关闭 test1 ，打开 test3，它的文件描述符也是 3，那岂不是说当前最小未分配整数是 3 咯！也从侧面证明，前面的 0，1，2 已经被占用。那么，谁占用了这前三个位置呢？
你可还记得，在C语言学习文件操作时，我们其实就知道，在程序启动时，系统会默认打开三个流，标准输入、标准输出、标准错误。而刚开始学习 Linux 时，也了解过一句话------" Linux下一切皆文件 "。没错，在Linux下，我们运行程序，系统也默认打开了这三个流，也就是文件，所以其实就是这三个文件，占用了文件描述符的 0，1，2 位置！
重定向的原理
原理
了解了文件底层的大概细节，现在不妨搞清楚我们开始学习 Linux 时了解到的重定向操作的实现原理。先来复习一下重定向操作，当时我们学习到的解释是 重定向是把本来输出到屏幕 / 从键盘读的数据，改成输出到文件 / 从文件读 ，这种简单的输出重定向 通过符号 > 来完成，此外还有追加重定向 >> ,输入重定向 < 。
而用我们现在的目光来开，重定向是做了一个什么工作呢？回到刚才说的文件结构，我们是通过文件指针来找到文件的，而找到文件指针使用到的就是那个数组的下标（文件描述符）。而重定向，其实就是对文件指针位置的改变，因为我们总不能改变数组下标的位置吧。
文件描述符 1 位置的是标准输出，我们可以暂时理解为显示器，接下来我们用 文件描述符 3 位置表示我们要重定向到的文件。那么重定向操作就是把 3 位置的指针覆盖到 1 位置就好了，就像这样：
重定向之后，在进程下，原来 1 位置的文件，也就是标准输出，会被关闭，如果后面还想用，得提前备份，比如保存到 10 位置。3 位置会被清空，不再指向文件。
dup2
我们之前用到的重定向操作符，其实是 shell 命令，所以我们只能在终端里使用它。如果想在代码里面使用重定向，我们需要使用到一个系统函数，dup2。
先来看看函数原型：
其中：
oldfd：要被复制的源文件描述符
newfd：目标文件描述符（如果它已经打开，会先被自动关闭）
成功返回 newfd ；失败返回**-1** ，并设置**errno。**
如果我们想用 dup2 实现 "把本来输出到屏幕，改成输出到文件"，那么 oldfd 参数应该设置为 目标文件的 fd，newfd 设置为标准输出的 1。