struct file与文件描述符的关系及相关技术疑问咨询

问题1：struct file与文件描述符是否为多对一关系？同一进程内的多个文件描述符能否共享一个struct file？ #

是多对一关系，同一进程内的多个文件描述符完全可以共享同一个struct file实例。最常见的场景就是调用dup()或dup2()系统调用复制文件描述符——复制出来的新fd和原fd指向的是同一个内核struct file对象，它们共享文件的打开状态、偏移量等信息。

问题2：不同进程中的多个文件描述符能否共享同一个struct file？ #

可以。典型的场景有两种：

• 父子进程继承：当父进程调用fork()创建子进程后，子进程会完整继承父进程的文件描述符表，所有继承来的fd都会指向和父进程相同的struct file实例。
• 跨进程传递文件描述符：通过UNIX域套接字，进程可以把自己的文件描述符传递给另一个进程，接收方的新fd会指向同一个struct file对象。

问题3：内核如何跟踪文件偏移量等文件描述符专属信息？ #

首先要纠正一个认知：文件偏移量（f_pos）并不是文件描述符的专属信息，它是存在struct file结构体里的共享状态——也就是说，只要多个fd共享同一个struct file，它们的文件偏移量就是共用的，对其中一个fd做lseek()或读写操作，会直接改变所有共享该struct file的fd的偏移量。

而真正属于文件描述符专属的属性（比如FD_CLOEXEC标志，控制进程执行exec()时是否关闭该fd），内核是存在进程自身的文件描述符表项中的（对应struct fd结构体，每个fd项包含指向struct file的指针和专属标志）。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者tristone