📄 dup-dup2用法_一点记忆.htm
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<TR>
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<TD class=modtr width=7> </TD></TR></TBODY></TABLE>
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<DIV class=tit>dup/dup2用法</DIV>
<DIV class=date>2007-03-07 15:15</DIV>
<TABLE style="TABLE-LAYOUT: fixed">
<TBODY>
<TR>
<TD>
<DIV class=cnt>
<P>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：<BR>Stevens
said:<BR>(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：<BR>
(a) 文件描述符标志。<BR> (b) 指向一个文件表项的指针。<BR>(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：<BR> (a)
文件状态标志(读、写、增写、同步、非阻塞等)。<BR> (b) 当前文件位移量。<BR> (c)
指向该文件v节点表项的指针。<BR>图示：<BR> 文件描述符表<BR>
------------<BR>fd0 0 | p0 -------------> 文件表0
---------> vnode0<BR> ------------<BR>fd1
1 | p1 -------------> 文件表1 --------->
vnode1<BR> ------------<BR>fd2 2 | p2
<BR> ------------<BR>fd3 3 | p3
<BR> ------------<BR>... ...<BR>... ...<BR>
------------</P>
<P>一、单个进程内的dup和dup2<BR>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：<BR>
进程A的文件描述符表(before dup2)<BR> ------------<BR>fd0
0 | p0 <BR> ------------<BR>fd1
1 | p1 -------------> 文件表1 --------->
vnode1<BR> ------------<BR>fd2 2 | p2
<BR> ------------<BR>fd3 3 | p3
-------------> 文件表2 ---------> vnode2<BR>
------------<BR>... ...<BR>... ...<BR> ------------</P>
<P>经下面调用：<BR>n_fd = dup2(fd3, STDOUT_FILENO);后进程状态如下：</P>
<P>进程A的文件描述符表(after dup2)<BR> ------------<BR>fd0
0 | p0 <BR> ------------<BR>n_fd
1 | p1 ------------<BR>
------------
\<BR>fd2 2 |
p2 \<BR>
------------
_\|<BR>fd3 3 | p3 -------------> 文件表2
---------> vnode2<BR> ------------<BR>... ...<BR>...
...<BR> ------------<BR>解释如下：<BR>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：<BR>(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。<BR>(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]。</P>
<P>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：<BR>struct fd_t
{<BR> int index;<BR> filelistitem
*ptr;<BR>};<BR>然后dup2匹配index，修改ptr，完成dup2操作。</P>
<P>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：<BR>#define
TESTSTR "Hello dup2\n"<BR>int main()
{<BR>
int fd3;</P>
<P> fd3 = open("testdup2.dat",
0666);<BR> if (fd < 0)
{<BR>
printf("open
error\n");<BR>
exit(-1);<BR> }</P>
<P> if (dup2(fd3, STDOUT_FILENO)
< 0) {
<BR>
printf("err in dup2\n");<BR>
}<BR>
printf(TESTSTR);<BR> return
0;<BR>}<BR>其结果就是你在testdup2.dat中看到"Hello dup2"。</P>
<P>二、重定向后恢复<BR>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？<BR>int
s_fd = STDOUT_FILENO;<BR>int n_fd = dup2(fd3,
STDOUT_FILENO);<BR>还是这样可以呢？<BR>int s_fd = dup(STDOUT_FILENO);<BR>int n_fd
= dup2(fd3, STDOUT_FILENO);<BR>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:<BR>进程A的文件描述符表(after
dup)<BR> ------------<BR>fd0 0 | p0
<BR> ------------<BR>fd1 1 | p1
-------------> 文件表1 ---------> vnode1<BR>
------------
/|<BR>fd2 2 |
p2 /<BR>
------------
/<BR>fd3 3 | p3 -------------> 文件表2
---------> vnode2<BR>
------------
/<BR>s_fd 4 | p4 ------/ <BR>
------------<BR>... ...<BR>... ...<BR> ------------</P>
<P>调用dup2后状态为：<BR>进程A的文件描述符表(after dup2)<BR>
------------<BR>fd0 0 | p0 <BR>
------------<BR>n_fd 1 | p1 ------------<BR>
------------
\<BR>fd2 2 |
p2 \<BR>
------------
_\|<BR>fd3 3 | p3 -------------> 文件表2
---------> vnode2<BR> ------------<BR>s_fd 4 |
p4 ------------->文件表1 ---------> vnode1 <BR>
------------<BR>... ...<BR>... ...<BR>
------------<BR>dup(fd)的语意是返回的新的文件描述符与fd共享一个文件表项。就如after
dup图中的s_fd和fd1共享文件表1一样。</P>
<P>确定第二个方案后重定向后的恢复就很容易了，只需调用dup2(s_fd, n_fd);即可。下面是一个完整的例子程序：<BR>#define
TESTSTR "Hello dup2\n"<BR>#define SIZEOFTESTSTR 11</P>
<P>int main() {<BR>
int
fd3;<BR>
int
s_fd;<BR>
int n_fd;</P>
<P> fd3 = open("testdup2.dat",
0666);<BR> if (fd3 < 0)
{<BR>
printf("open
error\n");<BR>
exit(-1);<BR> }</P>
<P> /* 复制标准输出描述符
*/<BR> s_fd =
dup(STDOUT_FILENO);<BR> if (s_fd
< 0)
{<BR>
printf("err in dup\n");<BR>
}</P>
<P> /* 重定向标准输出到文件
*/<BR> n_fd = dup2(fd3,
STDOUT_FILENO);<BR> if (n_fd
< 0)
{<BR>
printf("err in dup2\n");<BR>
}<BR> write(STDOUT_FILENO,
TESTSTR, SIZEOFTESTSTR); /* 写入testdup2.dat中 */</P>
<P> /* 重定向恢复标准输出
*/<BR> if (dup2(s_fd, n_fd) <
0)
{<BR>
printf("err in dup2\n");<BR>
}<BR> write(STDOUT_FILENO,
TESTSTR, SIZEOFTESTSTR); /* 输出到屏幕上
*/<BR> return 0;<BR>}<BR>注
意这里我在输出数据的时候我是用了不带缓冲的write库函数，如果使用带缓冲区的printf，则最终结果为屏幕上输出两行"Hello
dup2"，而文件testdup2.dat中为空，原因就是缓冲区作怪，由于最终的目标是屏幕，所以程序最后将缓冲区的内容都输出到屏幕。</P>
<P><BR>三、父子进程间的dup/dup2<BR>由fork调用得到的子进程和父进程的相同文件描述符共享同一文件表项，如下图所示：<BR>父进程A的文件描述符表<BR>
------------<BR>fd0 0 | p0 <BR>
------------<BR>fd1 1 | p1 -------------> 文件表1
---------> vnode1<BR>
------------
/|\<BR>fd2 2 |
p2 |<BR>
------------
|<BR> |<BR>子进程B的文件描述符表
|<BR>
------------
|<BR>fd0 0 |
p0 |<BR>
------------
|<BR>fd1 1 | p1
---------------------|<BR> ------------<BR>fd2
2 | p2 <BR>
------------<BR>所以恰当的利用dup2和dup可以在父子进程之间建立一条“沟通的桥梁”。这里不详述。</P>
<P>四、小结<BR>灵活的利用dup/dup2可以给你带来很多强大的功能，花了一些时间总结出上面那么多，不知道自己理解的是否透彻，只能在以后的实践中慢慢探索了。</P>
<P>参考资料：<BR>1、《Unix环境高级编程》</P></DIV></TD></TR></TBODY></TABLE><BR>
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