ファイルディスクリプタとは―WindowsやLinuxなどOSで利用される識別子。

WindowsやLinuxなどOS上のプロセスは、ファイルディスクリプタを使うことでストリームを扱います。このファイルディスクリプタとはどんなものかをテーマに情報をまとめています。

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1. ファイルディスクリプタとは

ファイルディスクリプタとは、WindowsやLinuxなどOS上のプログラムがアクセスするファイルや標準入出力などのOSが管理するストリームを識別するために用いる識別子です。

ファイルディスクリプタは、英語でfile descriptorで、ファイル記述子と訳されますが、和訳の意味も分かりにくいのでファイルディスクリプタとそもまま呼ぶことも多いです。

2. ファイルディスクリプタとストリーム

WindowsやLinuxなどOS上のプロセスは、ファイルディスクリプタを使うことでストリームを扱います。

ストリームとは、データを流れるものととらえる抽象的なデータ型で、ファイル入出力、メモリバッファの入出力、ネットワーク通信など、対象として扱うものはさまざまなものがあります。

3. ファイルディスクリプタの仕組み

WindowsやLinuxなどのOSのコア部分をカーネルといいますが、カーネルの中には実際にストリームを管理するデータ構造があります。このストリームは、直接プロセスに見せるといろいろな理由でよくないということで、カーネルが持っているストリーム番号と対応付け、プロセスには番号でストリームを指定させる仕組みになっています。

4. ファイルディスクリプタの値

ファイルディスクリプタを指定してストリームを扱うには、どのストリームにどの番号が結び付けられているか知っている必要があります。

ファイルディスクリプタの値は、整数値になります。ファイルディスクリプタは、0から順番に整数の値が割り当てられます。 OSによってはファイルディスクリプタにバッファ管理機能なども含めた「ファイルハンドル」と呼ばれる管理体系も存在します。

ファイルディスクリプタには、識別子とともにファイル名、ファイルサイズ、プログラムが操作中のファイル内の位置、ファイル作成、更新日時などの情報が含まれており、OSは識別子によってどのファイルを操作するかを判断します。

通常、0：標準入力(stdin)、1：標準出力(stdout)、2：標準エラー出力(stderr)の3つはOS(シェル)が最初に用意するため、プログラムがファイルをオープンすると「3」から順番にディスクリプタが割り当てられます。

5. C言語でファイルディスクリプタを扱う例

例えば、open(2)は、そのファイルを示すファイルディスクリプタを返却します。

int fd;
fd = open("hoge.txt", O_RDONLY);

6. まとめ

ファイルディスクリプタを理解する上で重要と思われるポイントを3つまとめてみました。

ストリームとは、データを流れるものととらえる抽象的なデータ型で、ファイル入出力、メモリバッファの入出力、ネットワーク通信など、対象として扱うものはさまざまです。
ストリームは、直接プロセスに見せるといろいろな理由でよくないということで、カーネルが持っているストリーム番号と対応付け、プロセスには番号でストリームを指定させる仕組みになっています。
ファイルディスクリプタを指定してストリームを扱うには、どのストリームにどの番号が結び付けられているか知っている必要があります。