Linux之fd与dup2复制fd用法

傷城~ 2022-09-16 13:25 154阅读 0赞

### 文件描述符fd ###

**函数说明：**

**dup() 用来复制参数 oldfd 所指的文件描述符，并将它返回。此新的文件描述符和参数oldfd指的是同一个文件，共享所有的锁定、读写位置和各项权限或旗标。例如，当利用 lseek() 对某个文件描述符作用时，另一个文件描述词的读写位置也会随着改变。不过，文件描述符之间并不共享 close-on-exec 旗标。  
dup2() 用来复制参数 oldfd 所指的文件描述符，并将它拷贝至参数 newfd 后一块返回。若参数 newfd 为一已打开的文件描述词，则 newfd 所指的文件会先被关闭。如若 oldfd 等于 newfd，则dup2 返回 newfd，而不关闭它。dup2() 所复制的文件描述符，与原来的文件描述符共享各种文件状态。  
参数：**

**oldfd：原先的文件描述符**

**newfd：新的文件描述符**

**返回值：当复制成功时，则返回最小及尚未使用的文件描述符。若有错误则返回 -1，errno会存放错误代码。**

**附加说明：**

**<1>.dup实际上，调用dup(oldfd)等效于，fcntl(oldfd, F\_DUPFD, 0)。  
<2>.dup2(oldfd, newfd)等效于，close(oldfd)；fcntl(oldfd, F\_DUPFD, newfd)；请参考 fcntl() 在进程间通信时可用来改变进程的标准输入和标准输出。  
文件描述符的赋值是文件描述符表结构体成员中指针的复制。**

通过对 open 函数的理解，可见文件描述符是一个小整数  
执行以下代码，看看你能发现什么：

#include <stdio.h>                                                             
       #include <sys/types.h>
       #include <sys/stat.h>
       #include <fcntl.h>
           
       int main()
       {    
         int fd0 = open ("./log.txt", O_WRONLY | O_CREAT , 0644);
         int fd1 = open ("./log.txt", O_WRONLY | O_CREAT , 0644);
         int fd2 = open ("./log.txt", O_WRONLY | O_CREAT , 0644);
         int fd3 = open ("./log.txt", O_WRONLY | O_CREAT , 0644);
          
          printf("fd0: %d\n",fd0);
          printf("fd1: %d\n",fd1);
          printf("fd2: %d\n",fd2);
          printf("fd3: %d\n",fd3);
    
          close(fd0);
          close(fd1);
          close(fd2);
          close(fd3);--
         
       return 0;
     }

执行结果如下：

![在这里插入图片描述][2019011317552558.png]

我们发现 文件描述符是进程中对打开描述信息结构体的一个数组下标（整形数字）  
下面我们讨论一下，它为什么是连续的呢？

" 0 & 1 & 2 " 及 " 分配规则 "  
Linux 进程默认情况下会有3个缺省打开的文件描述符，分别是标准输入 0， 标准输出 1， 标准错误 2  
对应的物理设备一般是：  
标准输入 0 —> 键盘  
标准输出 1 —> 显示器  
标准错误 2 —> 显示器

话不多说，敲一敲代码，看结果：

#include <stdio.h>
    #include <sys/types.h>
    #include <sys/stat.h>
    #include <fcntl.h>
          
    int main()
     {    
         close(0);       //正常执行
         //close(0);     // 关闭标准输入 0                                                                         
         int fd = open ("./log0.txt",O_WRONLY | O_CREAT, 0644);
         printf("fd: %d\n", fd);
          
         close(fd);
         return 0 ;
     }

![在这里插入图片描述][20190113182252955.png]

根据结果我们发现：输出结果分别是 fd: 3 、 fd： 0  
可见文件描述符的分配规则：在 files\_struct 数组当中，找到当前没有被使用的最小的一个下标，作为新的文件描述符

重定向  
下面是重定向的示图，仔细看图哦，再动动脑筋，思考思考！  
看看能否理解重定向的本质呢？  
下面有代码，一会再对照一下自己的想法对不对![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1RoZVdpbmRSaXNlc2xs_size_16_color_FFFFFF_t_70]

上代码辣：

#include <stdio.h>         
    #include <sys/types.h>     
    #include <sys/stat.h>      
    #include <fcntl.h>         
    #include <stdlib.h>        
    #include <unistd.h>                               
                               
    int main()                 
    {                         
        close(1);               
        int fd = open("myfile", O_WRONLY|O_CREAT, 00644);
        if(fd < 0){             
          perror("open");       
          return 1;             
         }                      
         printf("hello hi %d\n");                                                               
         printf("hello hi %d\n");
         printf("hello hi %d\n");
         printf("hello hi %d\n");
         printf("hello hi %d\n");
         fflush(stdout);        
                                
         close(fd);             
         return 0;              
     }

运行结果：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1RoZVdpbmRSaXNlc2xs_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

由上面的代码和运行结果来看，能发现 ：

我们发现，本要printf的内容并没有打印到显示器上！！而是被写到了myfile文件里其中，fd＝1。这种现象叫做输出重定向  
常见的重定向有 :  
>( 输出重定向 ) 、>>( 追加重定向 ) 、 <( 输入重定向 )  
思考一下，是什么原因呢？？？？？？？不要忘了结合重定向的示图哦！！！  
答案揭晓时刻，嘻嘻嘻 ^ \_ ^

重定向本质：task\_struct 是一个进程，files\_struct 是进程对应的一个结构体 ，file\* 是结构体对应的一个指针数组。  
正常情况下，数组里面的 ‘0’ ‘1’ ‘2’ 对应的 file\* 分别对应“标准输入”“标准输出”“标准错误” ，如果把“标准输入”关闭，即 close(1) ,则下标1对应的位置就“空闲”(未被占用)，而此时再 open 新文件 myfile 时，根据文件描述符分配规则可知，操作系统会把文件描述符1分配给 myfile 文件 ‘1’本身不会发生变化，只是在打开文件时，把文件对象的地址填入自己的内容，所以， close(1) 之前的内容就会直接指向 myfile  
以上一系列变动都是在操作系统内部完成的，但是C语言库里面的 file\*，对这一切更改毫无感知，上层读取时只会对下表进行访问，所以此时的访问不在是标准输出了，而是会往myfile文件里面写  
使用 dup2 系统调用

*  dup2  
    **函数原型**

#include <unistd.h>
    int dup2(int oldfd, int newfd);

**代码实现 ：**

#include <stdio.h>
    #include <unistd.h>
    #include <fcntl.h>
    int main() {
     int fd = open("./log", O_CREAT | O_RDWR);
     if (fd < 0) {
     perror("open");
     return 1;
     }
     //测试标准输出关闭不了
     //close(1);
     //dup2(fd, 1);
    
     close(0);
     dup2(fd, 0);
    
     for (;;) {
     char buf[1024] = {0};
     ssize_t read_size = read(0, buf, sizeof(buf) - 1);
     if (read_size < 0) {
     perror("read");
     break;
     }
     printf("%s", buf);
     fflush(stdout);
     }
     return 0;
    }

[2019011317552558.png]: /images/20220828/df5da0733a194f22bdcab8caad8ae4a6.png
[20190113182252955.png]: /images/20220828/aa126c3dfd724025a3f3a1c6258e8ca1.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1RoZVdpbmRSaXNlc2xs_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220828/a5b8fc9459e44ddd8f582fea5693fa93.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1RoZVdpbmRSaXNlc2xs_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220828/d009d9efcdb740bbb3498e70e0a15217.png