Linux/Glibc栈中标准文件描述符(stdin/stdout/stderr)打开位置及代码查询

让我把这个问题拆成内核和Glibc两个层面来解释，毕竟这俩是配合着完成标准fd初始化的：

一、内核：进程创建时的初始文件描述符分配 #

首先明确：stdin(0)、stdout(1)、stderr(2)这三个文件描述符的实际打开操作是内核完成的，不是Glibc调用open()实现的。

当一个新进程被创建时（比如通过fork()+exec()），内核会做这些事：

• 从父进程继承所有打开的文件描述符——包括0、1、2。对于终端启动的进程来说，父进程（比如bash）的这三个fd已经绑定到终端设备（/dev/tty），所以子进程直接继承。
• 如果是系统初始化时的第一个进程（init/systemd），内核会直接将这三个fd指向控制台设备，不需要用户态的open()调用。

简单说：内核在进程诞生时就已经把这三个fd“开好”了，Glibc只是拿来用而已。

二、Glibc：FILE结构体的封装与初始化 #

虽然fd是内核打开的，但我们平时用的stdin、stdout、stderr是Glibc提供的**FILE类型全局变量**，它们是对底层fd的封装，这部分的初始化在Glibc代码里：

• 核心初始化入口在libc-start.c的__libc_start_main()函数里，这个函数会调用__stdio_init()来初始化标准IO流。
• 在stdio.c的__stdio_init()中，会分别初始化stdin、stdout、stderr这三个全局对象，把它们的_fileno成员分别设置为0、1、2，同时设置对应的缓冲模式（比如stdout默认是行缓冲，stderr是无缓冲）。

这里没有调用open()系统调用，因为fd已经存在了——Glibc只是把已有的fd和用户态的FILE结构体关联起来。

三、x86架构libc开发的启发：模拟标准流初始化 #

如果你要开发自己的x86 libc，不需要自己调用open()来创建0、1、2这三个fd（内核已经做好了），只需要完成以下步骤：

1. 定义三个全局的FILE结构体变量：stdin、stdout、stderr。
2. 在libc的初始化函数（类似__libc_start_main）中，给这三个结构体的文件描述符字段赋值：

   stdin->_fileno = 0;
   stdout->_fileno = 1;
   stderr->_fileno = 2;
   

3. 设置缓冲策略：比如给stdout设置行缓冲，stderr设置无缓冲，stdin设置全缓冲或行缓冲。

如果要模拟内核式的“初始打开”（比如在特殊环境下fd不存在的情况），可以调用open()：

// 模拟打开终端作为标准流，参数示例
int fd = open("/dev/tty", O_RDWR);
// 注意要确保fd是0、1、2，如果不是需要用dup2调整
dup2(fd, 0);
dup2(fd, 1);
dup2(fd, 2);
close(fd);

内容的提问来源于stack exchange，提问作者caylee