linux下dup/dup2函数的用法2
相信大部分在Unix/Linux下编程的程序员手头上都有《Unix环境高级编程》(APUE)这本超级经典巨著。作者在该书中讲解dup/dup2之前曾经讲过“文件共享”，这对理解dup/dup2还是很有帮助的。这里做简单摘录以备在后面的分析中使用：
Stevens said:
(1) 每个进程在进程表中都有一个记录项，每个记录项中有一张打开文件描述符表，可将视为一个矢量，每个描述符占用一项。与每个文件描述符相关联的是：
?? (a) 文件描述符标志。
?? (b) 指向一个文件表项的指针。
(2) 内核为所有打开文件维持一张文件表。每个文件表项包含：
?? (a) 文件状态标志(读、写、增写、同步、非阻塞等)。
?? (b) 当前文件位移量。
?? (c) 指向该文件v节点表项的指针。
图示：
?? 文件描述符表
?? ————
fd0 0?? | p0 ————-> 文件表0 ———> vnode0
?? ————
fd1 1?? | p1 ————-> 文件表1 ———> vnode1
?? ————
fd2 2?? | p2
?? ————
fd3 3?? | p3
?? ————
… …
… …
?? ————
一、单个进程内的dup和dup2
假设进程A拥有一个已打开的文件描述符fd3，它的状态如下
进程A的文件描述符表(before dup2)
?? ————
fd0 0?? | p0
?? ————
fd1 1?? | p1 ————-> 文件表1 ———> vnode1
?? ————
fd2 2?? | p2
?? ————
fd3 3?? | p3 ————-> 文件表2 ———> vnode2
?? ————
… …
… …
?? ————
经下面调用：
n_fd = dup2(fd3, STDOUT_FILENO);后进程状态如下：
进程A的文件描述符表(after dup2)
?? ————
fd0 0?? | p0
?? ————
n_fd 1?? | p1 ————
?? ————?????????????? \
fd2 2?? | p2????????????????? \
?? ————???????????????? _\|
fd3 3?? | p3 ————-> 文件表2 ———> vnode2
?? ————
… …
… …
?? ————
解释如下：
n_fd = dup2(fd3, STDOUT_FILENO)表示n_fd与fd3共享一个文件表项(它们的文件表指针指向同一个文件表项)，n_fd在文件描述符表中的位置为 STDOUT_FILENO的位置，而原先的STDOUT_FILENO所指向的文件表项被关闭，我觉得上图应该很清晰的反映出这点。按照上面的解释我们就可以解释CU中提出的一些问题：
(1) “dup2的第一个参数是不是必须为已打开的合法filedes？” — 答案：必须。
(2) “dup2的第二个参数可以是任意合法范围的filedes值么？” — 答案：可以，在Unix其取值区间为[0,255]。
另外感觉理解dup2的一个好方法就是把fd看成一个结构体类型，就如上面图形中画的那样，我们不妨把之定义为：
struct fd_t {
int index;
filelistitem *ptr;
};
然后dup2匹配index，修改ptr，完成dup2操作。
在学习dup2时总是碰到“重定向”一词，上图完成的就是一个“从标准输出到文件的重定向”，经过dup2后进程A的任何目标为STDOUT_FILENO的I/O操作如printf等，其数据都将流入fd3所对应的文件中。下面是一个例子程序：
#define TESTSTR “Hello dup2\n”
int main() {
??????? int???? fd3;
??????? fd3 = open(“testdup2.dat”, 0666);
??????? if (fd < 0) {
??????????????? printf(“open error\n”);
??????????????? exit(-1);
??????? }
??????? if (dup2(fd3, STDOUT_FILENO) < 0) {???????
??????????????? printf(“err in dup2\n”);
??????? }
??????? printf(TESTSTR);
??????? return 0;
}
其结果就是你在testdup2.dat中看到”Hello dup2″。
二、重定向后恢复
CU上有这样一个帖子，就是如何在重定向后再恢复原来的状态？首先大家都能想到要保存重定向前的文件描述符。那么如何来保存呢，象下面这样行么？
int s_fd = STDOUT_FILENO;
int n_fd = dup2(fd3, STDOUT_FILENO);
还是这样可以呢？
int s_fd = dup(STDOUT_FILENO);
int n_fd = dup2(fd3, STDOUT_FILENO);
这 两种方法的区别到底在哪呢？答案是第二种方案才是正确的，分析如下：按照第一种方法，我们仅仅在”表面上”保存了相当于fd_t（按照我前面说的理解方 法）中的index，而在调用dup2之后，ptr所指向的文件表项由于计数值已为零而被关闭了，我们如果再调用dup2(s_fd, fd3)就会出错(出错原因上面有解释)。而第二种方法我们首先做一下复制，复制后的状态如下图所示:
进程A的文件描述符表(after dup)
?? ————
fd0 0?? | p0
?? ————
fd1 1?? | p1 ————-> 文件表1 ———> vnode1
?? ————???????????????? /|
fd2 2?? | p2??????????????? /
?? ————???????????? /
fd3 3?? | p3 ————-> 文件表2 ———> vnode2
?? ————????????? /
s_fd 4?? | p4 ——/
?? ————
… …
… …
?? ————
调用dup2后状态为：
进程A的文件描述符表(after dup2)
?? ————
fd0 0?? | p0
?? ————
n_fd 1?? | p1 ————
?? ————?????????????? \
fd2 2?? | p2???????????????? \
?? ——–
