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linux之dup和dup2函数解析
1. 文件描述符在内核中数据结构
在具体说dup/dup2之前,我认为有必要先了解一下文件描述符在内核中的形态。一个进程在此存在期间,会有一些文件被打开,从而会返回一些文件描述符,从shell中运行一个进程,默认会有3个文件描述符存在(0、1、2), 0与进程的标准输入相关联,1与进程的标准输出相关联,2与进程的标准错误输出相关联,一个进程当前有哪些打开的文件描述符可以通过/proc/进程ID/fd目录查看。 下图可以清楚的说明问题:
进程表项
————————————————
fd标志 文件指针
_____________________
fd 0:|________|____________|------------> 文件表
fd 1:|________|____________|
fd 2:|________|____________|
fd 3:|________|____________|
| ....... |
|_____________________|
图1
文件表中包含:文件状态标志、当前文件偏移量、v节点指针,这些不是本文讨论的重点,我们只需要知道每个打开的文件描述符(fd标志)在进程表中都有自己的文件表项,由文件指针指向。
2. dup/dup2函数
APUE和man文档都用一句话简明的说出了这两个函数的作用:复制一个现存的文件描述符。
#include <unistd.h>
int dup(int oldfd);
int dup2(int oldfd, int newfd);
从图1来分析这个过程,当调用dup函数时,内核在进程中创建一个新的文件描述符,此描述符是当前可用文件描述符的最小数值,这个文件描述符指向oldfd所拥有的文件表项。
进程表项
————————————————
fd标志 文件指针
_____________________
fd 0:|________|____________| ______
fd 1:|________|____________|----------------> | |
fd 2:|________|____________| |文件表|
fd 3:|________|____________|----------------> |______|
| ....... |
|_____________________|
图2:调用dup后的示意图
如图2所示,假如oldfd的值为1,当前文件描述符的最小值为3,那么新描述符3指向描述符1所拥有的文件表项。
dup2和dup的区别就是可以用newfd参数指定新描述符的数值,如果newfd已经打开,则先将其关闭。如果newfd等于oldfd,则dup2返回newfd, 而不关闭它。dup2函数返回的新文件描述符同样与参数oldfd共享同一文件表项。
APUE用另外一个种方法说明了这个问题:
实际上,调用dup(oldfd)等效于
fcntl(oldfd, F_DUPFD, 0)
而调用dup2(oldfd, newfd)等效于
close(oldfd);
fcntl(oldfd, F_DUPFD, newfd);
实例: dup 和 dup2 都可以用来复制一个现存的文件描述符。经常用来重新定向进程的 STDIN, STDOUT, STDERR。 dup 函数 dup 函数定义在 <unistd.h> 中,函数原形为: int dup ( int filedes ) ; 函数返回一个新的描述符,这个新的描述符是传给它的描述符的拷贝,若出错则返回 -1。由dup返回的新文件描述符一定是当前可用文件描述符中的最小数值。这函数返回的新文件描述符与参数 filedes 共享同一个文件数据结构。 dup函数实例: [lingyun@localhost dup]$ ls dup.c [lingyun@localhost dup]$ cat dup.c /********************************************************************************* * Copyright: (C) 2013 fulinux<fulinux@sina.com> * All rights reserved. * * Filename: dup.c * Description: This file * * Version: 1.0.0(07/31/2013~) * Author: fulinux <fulinux@sina.com> * ChangeLog: 1, Release initial version on "07/31/2013 04:00:06 PM" * ********************************************************************************/ #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> int main(int argc, char* argv[]) { int fd = open("hello", O_CREAT|O_RDWR|O_TRUNC, S_IRUSR|S_IWUSR); if(fd < 0) { printf("Open Error!!\n"); return 0; } int nfd = dup(fd); if(nfd < 0) { printf("Error!!\n"); return 0; } char buf[1000]; int n; while((n = read(STDIN_FILENO, buf,1000)) > 0) { if(write(nfd, buf, n) != n) { printf("Write Error!!\n"); return 0; } } return 0; } 上面代码中,nfd 拷贝了 fd,所以 write ( nfd, buf, n ) 这语句写到 nfd 所代表的文件时也就是写到 fd 所代表的文件。程序执行完后可以在相应的目录的hello文件中看到输出。 [lingyun@localhost dup]$ gcc dup.c [lingyun@localhost dup]$ ls a.out dup.c [lingyun@localhost dup]$ ./a.out hello world ^C [lingyun@localhost dup]$ ls a.out dup.c hello [lingyun@localhost dup]$ cat hello hello world [lingyun@localhost dup]$ dup2 函数 dup2 函数定义在 <unistd.h> 中,函数原形为: int dup2( int filedes, int filedes2 ) 同样,函数返回一个新的文件描述符,若出错则返回 -1。与 dup 不同的是,dup2 可以用 filedes2 参数指定新描述符的数值。如果 filedes2 已经打开,则先将其关闭。如若 filedes 等于 filedes2 , 则 dup2 返回 filedes2 , 而不关闭它。同样,返回的新文件描述符与参数 filedes 共享同一个文件数据结构。 dup2函数实例: [lingyun@localhost dup2]$ ls dup2.c [lingyun@localhost dup2]$ cat dup2.c /********************************************************************************* * Copyright: (C) 2013 fulinux<fulinux@sina.com> * All rights reserved. * * Filename: dup2.c * Description: This file * * Version: 1.0.0(07/31/2013~) * Author: fulinux <fulinux@sina.com> * ChangeLog: 1, Release initial version on "07/31/2013 08:22:19 PM" * ********************************************************************************/ #include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> int main(int argc, char* argv[]) { int fd = open("hello.file", O_CREAT|O_RDWR|O_TRUNC,S_IRUSR|S_IWUSR); if(fd < 0) { printf("Open Error!!\n"); return 0; } int nfd = dup2(fd, STDOUT_FILENO); if(nfd < 0) { printf("Error!!\n"); return 0; } char buf[5]; int n; while((n = read(STDIN_FILENO, buf, 5)) > 0) if(write(nfd, buf, n) != n) { printf("Write Error!!\n"); return 0; } return 0; } 上面的例子使用dup2将标准输出重定向为hello.file文件,如下所示: [lingyun@localhost dup2]$ ls dup2.c [lingyun@localhost dup2]$ gcc dup2.c [lingyun@localhost dup2]$ ./a.out hello world ^C [lingyun@localhost dup2]$ cat hello.file hello world [lingyun@localhost dup2]$
转自:http://blog.csdn.net/fulinus/article/details/9669177
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