C语言中，write(1,buf,N)与write(0,buf,N)在底层存在什么样的区别？
好的，我们来深入探讨一下 `write(1, buf, N)` 和 `write(0, buf, N)` 这两个 C 语言函数调用在底层操作上的区别。
首先，要明白 `write()` 函数是 POSIX 标准定义的一个系统调用，它用于将数据从一个缓冲区写入到一个文件描述符。它的基本签名是：
```c
ssize_t write(int fd, const void buf, size_t count);
```
`fd`: 这是文件描述符，一个非负整数，代表一个打开的文件或 I/O 设备。
`buf`: 这是指向要写入数据的缓冲区的指针。
`count`: 这是要写入的字节数。
关键在于 `fd` 这个参数。它告诉操作系统你想把数据写到哪里。
`write(1, buf, N)`：标准输出
`write(1, buf, N)` 中的 `1` 是一个非常特殊的文件描述符。在 Unixlike 系统（包括 Linux）中，当一个进程启动时，操作系统会自动为它打开三个标准的文件描述符：
文件描述符 0: 代表标准输入 (stdin)。通常连接到键盘。
文件描述符 1: 代表标准输出 (stdout)。通常连接到终端屏幕。
文件描述符 2: 代表标准错误 (stderr)。通常也连接到终端屏幕。
所以，`write(1, buf, N)` 的意思是：“将 `buf` 指向的 `N` 个字节数据，写入到文件描述符 1 所指向的设备上。”
底层操作细节：
1. 系统调用入口: 当你的 C 代码调用 `write(1, buf, N)` 时，它会触发一个用户态到内核态的切换。CPU 暂时停止执行你的用户程序，转而执行操作系统内核中的代码。
2. 参数传递: 在切换到内核态时，`fd=1` (文件描述符 1)，`buf` (用户缓冲区的地址)，和 `count=N` (要写入的字节数) 这些参数会被传递给内核。
3. 文件描述符查找: 内核会根据传递过来的 `fd=1`，在当前进程的文件描述符表中查找与之关联的文件结构体（`struct file`）。
4. 设备识别: 文件描述符表中的文件结构体通常会指向一个文件系统对象，或者一个设备对象。对于 `fd=1` (stdout)，它通常指向一个与终端设备 (TTY) 相关的结构体。这个结构体包含了操作该设备所需的函数指针（例如，发送数据到终端的函数）。
5. 数据复制: 内核会从用户空间的 `buf` 中将 `N` 个字节复制到内核空间的一个内部缓冲区。这是为了安全性和效率，内核需要控制对底层硬件的直接访问。
6. 设备驱动交互: 复制完成后，内核会调用与文件描述符 1 关联的设备驱动程序中负责“写入”操作的函数。对于终端设备，这个驱动程序会将内核缓冲区中的数据通过特定的硬件接口（例如，键盘控制器、显卡控制器等，虽然现在更多是抽象层）发送到显示器上。
7. 内核态到用户态返回: 写入操作完成后（或者在某些情况下，数据只是被放入了内核缓冲区等待发送），内核会将控制权交还给你的用户程序。`write()` 函数返回写入的字节数（理想情况下是 `N`），或者在出错时返回 `1` 并设置 `errno`。
总结 `write(1, buf, N)` 的行为: 这是一个将数据“显示”在用户可见区域（通常是屏幕）的标准方式。
`write(0, buf, N)`：标准输入
`write(0, buf, N)` 中的 `0` 是文件描述符 0，代表标准输入 (stdin)。
关键问题： 标准输入通常是用来读取数据的，而不是写入数据的。
底层操作细节：
1. 系统调用入口与参数传递: 与 `write(1, ...)` 类似，`write(0, buf, N)` 也会触发系统调用，并将 `fd=0`、`buf` 和 `count=N` 传递给内核。
2. 文件描述符查找: 内核在进程的文件描述符表中查找 `fd=0`。
3. 设备识别: `fd=0` 通常也指向一个与终端设备 (TTY) 相关的结构体。
4. 操作的语义冲突: 这里是关键区别所在。`write()` 系统调用的目的是写入数据。当操作系统接收到 `write(0, ...)` 的请求时，它会检查文件描述符 0 关联的设备。
如果 `fd=0` 连接到终端: 终端设备通常不允许向其“输入”方向写入。你不能通过 `write()` 向键盘“输入”数据，因为键盘是一个输入设备，它只负责将用户的按键动作转化为可以被程序读取的信号，而不是接收程序向其写入的数据。
如果 `fd=0` 被重定向: 设想一种情况，你运行的命令是 `some_program < input.txt`。这时，`fd=0` (stdin) 就被重定向到了 `input.txt` 文件。`input.txt` 文件是一个可写的文件，理论上你可以向它写入。但 `write()` 的行为是基于文件描述符的打开模式来确定的。标准输入的文件描述符通常是以只读（`O_RDONLY`）模式打开的。
5. 错误处理: 由于标准输入（通常是终端）通常是只读的，尝试对其进行写入操作会失败。内核会检测到这个不合法的操作（尝试向只读设备写入），然后：
不会复制数据: 内核不会将 `buf` 中的数据复制到内核空间。
直接返回错误: 内核会立即返回一个错误。
设置 `errno`: `errno` 变量会被设置为 `EBADF` (Bad file descriptor，文件描述符无效/不匹配的操作) 或者 `EINVAL` (Invalid argument，参数无效)。
总结 `write(0, buf, N)` 的行为: 这是一个尝试将数据写入到标准输入设备的操作。由于标准输入（最常见的情况是终端）是一个只允许读取的设备，这个操作几乎总是会失败，并返回一个错误。
核心差异总结：
目标设备: `write(1, ...)` 写入到标准输出（通常是屏幕），这是一个输出设备。`write(0, ...)` 尝试写入到标准输入（通常是键盘），这是一个输入设备。
操作合法性: 向输出设备写入是合法的操作，而向输入设备（在输入方向）写入是不合法的。
底层驱动: 即使都关联到 TTY 设备，操作系统也会区分 TTY 的输入缓冲区和输出缓冲区。`write(1, ...)` 操作的是输出缓冲区，而 `write(0, ...)` 试图操作输入缓冲区（并因此失败）。
结果: `write(1, ...)` 通常会成功地将数据显示在屏幕上。`write(0, ...)` 几乎总是会失败，并返回一个错误码。
从更底层的角度看，它们都通过文件描述符表找到了关联的设备驱动程序。但驱动程序根据文件描述符的类型和它所表示的设备（是输入设备还是输出设备，或者是可读写的普通文件）来执行或拒绝写入操作。对于 `fd=0` 和 `fd=1`，它们都指向 TTY，但 TTY 驱动程序知道 `fd=1` 是输出，`fd=0` 是输入，因此对 `write(0, ...)` 会执行错误路径。
首先，要明白 `write()` 函数是 POSIX 标准定义的一个系统调用，它用于将数据从一个缓冲区写入到一个文件描述符。它的基本签名是：
```c
ssize_t write(int fd, const void buf, size_t count);
```
`fd`: 这是文件描述符，一个非负整数，代表一个打开的文件或 I/O 设备。
`buf`: 这是指向要写入数据的缓冲区的指针。
`count`: 这是要写入的字节数。
关键在于 `fd` 这个参数。它告诉操作系统你想把数据写到哪里。
`write(1, buf, N)`：标准输出
`write(1, buf, N)` 中的 `1` 是一个非常特殊的文件描述符。在 Unixlike 系统（包括 Linux）中，当一个进程启动时，操作系统会自动为它打开三个标准的文件描述符：
文件描述符 0: 代表标准输入 (stdin)。通常连接到键盘。
文件描述符 1: 代表标准输出 (stdout)。通常连接到终端屏幕。
文件描述符 2: 代表标准错误 (stderr)。通常也连接到终端屏幕。
所以，`write(1, buf, N)` 的意思是：“将 `buf` 指向的 `N` 个字节数据，写入到文件描述符 1 所指向的设备上。”
底层操作细节：
1. 系统调用入口: 当你的 C 代码调用 `write(1, buf, N)` 时，它会触发一个用户态到内核态的切换。CPU 暂时停止执行你的用户程序，转而执行操作系统内核中的代码。
2. 参数传递: 在切换到内核态时，`fd=1` (文件描述符 1)，`buf` (用户缓冲区的地址)，和 `count=N` (要写入的字节数) 这些参数会被传递给内核。
3. 文件描述符查找: 内核会根据传递过来的 `fd=1`，在当前进程的文件描述符表中查找与之关联的文件结构体（`struct file`）。
4. 设备识别: 文件描述符表中的文件结构体通常会指向一个文件系统对象，或者一个设备对象。对于 `fd=1` (stdout)，它通常指向一个与终端设备 (TTY) 相关的结构体。这个结构体包含了操作该设备所需的函数指针（例如，发送数据到终端的函数）。
5. 数据复制: 内核会从用户空间的 `buf` 中将 `N` 个字节复制到内核空间的一个内部缓冲区。这是为了安全性和效率，内核需要控制对底层硬件的直接访问。
6. 设备驱动交互: 复制完成后，内核会调用与文件描述符 1 关联的设备驱动程序中负责“写入”操作的函数。对于终端设备，这个驱动程序会将内核缓冲区中的数据通过特定的硬件接口（例如，键盘控制器、显卡控制器等，虽然现在更多是抽象层）发送到显示器上。
7. 内核态到用户态返回: 写入操作完成后（或者在某些情况下，数据只是被放入了内核缓冲区等待发送），内核会将控制权交还给你的用户程序。`write()` 函数返回写入的字节数（理想情况下是 `N`），或者在出错时返回 `1` 并设置 `errno`。
总结 `write(1, buf, N)` 的行为: 这是一个将数据“显示”在用户可见区域（通常是屏幕）的标准方式。
`write(0, buf, N)`：标准输入
`write(0, buf, N)` 中的 `0` 是文件描述符 0，代表标准输入 (stdin)。
关键问题： 标准输入通常是用来读取数据的，而不是写入数据的。
底层操作细节：
1. 系统调用入口与参数传递: 与 `write(1, ...)` 类似，`write(0, buf, N)` 也会触发系统调用，并将 `fd=0`、`buf` 和 `count=N` 传递给内核。
2. 文件描述符查找: 内核在进程的文件描述符表中查找 `fd=0`。
3. 设备识别: `fd=0` 通常也指向一个与终端设备 (TTY) 相关的结构体。
4. 操作的语义冲突: 这里是关键区别所在。`write()` 系统调用的目的是写入数据。当操作系统接收到 `write(0, ...)` 的请求时，它会检查文件描述符 0 关联的设备。
如果 `fd=0` 连接到终端: 终端设备通常不允许向其“输入”方向写入。你不能通过 `write()` 向键盘“输入”数据，因为键盘是一个输入设备，它只负责将用户的按键动作转化为可以被程序读取的信号，而不是接收程序向其写入的数据。
如果 `fd=0` 被重定向: 设想一种情况，你运行的命令是 `some_program < input.txt`。这时，`fd=0` (stdin) 就被重定向到了 `input.txt` 文件。`input.txt` 文件是一个可写的文件，理论上你可以向它写入。但 `write()` 的行为是基于文件描述符的打开模式来确定的。标准输入的文件描述符通常是以只读（`O_RDONLY`）模式打开的。
5. 错误处理: 由于标准输入（通常是终端）通常是只读的，尝试对其进行写入操作会失败。内核会检测到这个不合法的操作（尝试向只读设备写入），然后：
不会复制数据: 内核不会将 `buf` 中的数据复制到内核空间。
直接返回错误: 内核会立即返回一个错误。
设置 `errno`: `errno` 变量会被设置为 `EBADF` (Bad file descriptor，文件描述符无效/不匹配的操作) 或者 `EINVAL` (Invalid argument，参数无效)。
总结 `write(0, buf, N)` 的行为: 这是一个尝试将数据写入到标准输入设备的操作。由于标准输入（最常见的情况是终端）是一个只允许读取的设备，这个操作几乎总是会失败，并返回一个错误。
核心差异总结：
目标设备: `write(1, ...)` 写入到标准输出（通常是屏幕），这是一个输出设备。`write(0, ...)` 尝试写入到标准输入（通常是键盘），这是一个输入设备。
操作合法性: 向输出设备写入是合法的操作，而向输入设备（在输入方向）写入是不合法的。
底层驱动: 即使都关联到 TTY 设备，操作系统也会区分 TTY 的输入缓冲区和输出缓冲区。`write(1, ...)` 操作的是输出缓冲区，而 `write(0, ...)` 试图操作输入缓冲区（并因此失败）。
结果: `write(1, ...)` 通常会成功地将数据显示在屏幕上。`write(0, ...)` 几乎总是会失败，并返回一个错误码。
从更底层的角度看，它们都通过文件描述符表找到了关联的设备驱动程序。但驱动程序根据文件描述符的类型和它所表示的设备（是输入设备还是输出设备，或者是可读写的普通文件）来执行或拒绝写入操作。对于 `fd=0` 和 `fd=1`，它们都指向 TTY，但 TTY 驱动程序知道 `fd=1` 是输出，`fd=0` 是输入，因此对 `write(0, ...)` 会执行错误路径。
网友意见
我只能回答一部分情况。
这不是一个语言问题，是操作系统的实现细节问题。write并不是C语言的一部分，而是linux的一个系统api，只是以C接口形式提供。
fileid 0，1，2都是file descriptor，分别代表stdin，stdout，stderr。
为了一些老系统兼容性，如果stdin连接的是一个terminal，那么stdin仍然是可以写入的。写入的结果是将写入的内容回显。但是stdin连接的并不总是terminal，完全可以是一个pipe或者文件。这种情况下，再往stdin里写入，就有可能出错了。所以写入stdin并不是什么好主意。
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