文件描述符基础概念

在Linux/Unix系统中，文件描述符(File Descriptor)是访问文件或I/O资源的抽象句柄。标准文件描述符包括：

0 - 标准输入(stdin)
1 - 标准输出(stdout)
2 - 标准错误(stderr)

为什么使用自定义文件描述符

在Shell脚本中使用自定义文件描述符(如5、6等)主要有以下优势：

• 避免频繁打开/关闭文件带来的性能损耗
• 实现复杂的I/O重定向逻辑
• 在子进程中保持文件句柄的可用性

示例代码解析

让我们详细分析问题中的示例代码：

#!/bin/bash

# 打开文件描述符5用于写入/tmp/foo
exec 5> /tmp/foo
# 打开文件描述符6用于读取/tmp/bar
exec 6< /tmp/bar

# 从描述符6读取内容，通过管道传递给while循环
cat <&6 | while read a
do
    # 将每行内容写入描述符5
    echo $a >&5
done

性能优化原理

相比直接使用echo $a >> /tmp/foo，使用文件描述符的优势在于：

• 只需打开文件一次，而不是每次写入都重新打开
• 减少了文件系统操作次数
• 特别适合大文件或高频写入场景

实际应用案例

下面是一个更实用的例子，展示如何同时处理多个文件：

#!/bin/bash

# 打开多个文件描述符
exec 3< input1.txt
exec 4< input2.txt
exec 5> output.txt

# 同时读取两个输入文件
while read -u3 line1 && read -u4 line2
do
    # 处理并合并内容
    echo "合并: $line1 | $line2" >&5
done

# 关闭所有描述符
exec 3<&-
exec 4<&-
exec 5>&-

高级技巧

文件描述符还可以用于进程间通信：

#!/bin/bash

# 创建匿名管道
exec 5<> <(:)

# 子进程写入
(echo "子进程数据" >&5) &

# 主进程读取
read -u5 msg
echo "收到: $msg"

# 关闭
exec 5>&-

常见问题解答

Q: &5会关闭文件描述符吗？
A: 不会，&5表示引用文件描述符5，>&5表示重定向到描述符5。关闭需要使用exec 5>&-

Q: 如何检查描述符是否可用？
A: 可以使用ls -l /proc/$$/fd查看当前进程打开的描述符

最佳实践建议

• 使用大于2的数字作为自定义描述符(避免与标准描述符冲突)
• 及时关闭不再使用的描述符
• 在脚本开头统一打开所需描述符
• 添加注释说明每个描述符的用途