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。作者在该书中解说 dup/dup2之前曾经讲过“文件共享”，这对了解dup/dup2还是很有帮助的。这里做简略摘录以备在后面的分析中应用：
Stevens said:
(1) 每个历程在历程表中都有一个记载项，每个记载项中有一张打开文件描绘符表，可将视为一个矢量，每个描绘符占用一项。与每个文件描绘符相关联的是：
(a) 文件描述符标记。
(b) 指向一个文件表项的指针。
(2) 内核为所有打开文件保持一张文件表。每个文件表项包含：
(a) 文件状态 标记 (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。
(1) 每个历程在历程表中都有一个记载项，每个记载项中有一张打开文件描绘符表，可将视为一个矢量，每个描绘符占用一项。与每个文件描绘符相关联的是：
(a) 文件描述符标记。
(b) 指向一个文件表项的指针。
(2) 内核为所有打开文件保持一张文件表。每个文件表项包含：
(a) 文件状态 标记 (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：
文件描绘符表
------------
fd0 0 | p0 -------------> 文件表0 ---------> vnode0
------------
fd1 1 | p1 -------------> 文件表1 ---------> vnode1
------------
fd2 2 | p2
------------
fd3 3 | p3
------------
... ...
... ...
------------
文件描绘符表
------------
fd0 0 | p0 -------------> 文件表0 ---------> vnode0
------------
fd1 1 | p1 -------------> 文件表1 ---------> vnode1
------------
fd2 2 | p2
------------
fd3 3 | p3
------------
... ...
... ...
------------
一、单个历程内的dup和dup2
假设历程A拥有一个已打开的文件描绘符fd3，它的状态 如下：
历程A的文件描绘符表(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);后历程状态 如下：
历程A的文件描绘符表(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)表现 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在文件描绘符表中的地位为 STDOUT_FILENO的地位，而本来的STDOUT_FILENO所指向的文件表项被关闭，我感觉上图该当很清楚的反响出这点。遵守上面的解释 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领域的filedes值么？" -- 答案：可以，在Unix其取值区间为[0,255]。
另外感到了解dup2的一个好法子 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，修正 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后历程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;
}
其效果就是你在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本的状态 ？首先大家都能想到要保存 重定向前的文件描绘符。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);
这两种法子 的差别到底在哪呢？答案是第二种方案 才是正确 的，分析 如下：遵守第一种法子 ，我们仅仅在"表面上"保存 了相当于fd_t（遵守我前面说的了解法子 ）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 )。而第二种法子 我们首先做一下复制，复制后的状态 如下图所示:
历程A的文件描绘符表(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：
历程A的文件描绘符表(after dup2)
------------
fd0 0 | p0
------------
n_fd 1 | p1 ------------
------------ \
fd2 2 | p2 \
------------ _\|
fd3 3 | p3 -------------> 文件表2 ---------> vnode2
------------
s_fd 4 | p4 ------------->文件表1 ---------> vnode1
------------
... ...
... ...
------------
dup(fd)的语意是返回的新的文件描绘符与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。
断定第二个方案 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：
#define TESTSTR "Hello dup2\n"
#define SIZEOFTESTSTR 11
int main() {
int fd3;
int s_fd;
int n_fd;
fd3 = open("testdup2.dat", 0666);
if (fd3 < 0) {
printf("open error\n");
exit(-1);
}
/* 复制标准 输出描绘符 */
s_fd = dup(STDOUT_FILENO);
if (s_fd < 0) {
printf("err in dup\n");
}
/* 重定向标准 输出到文件 */
n_fd = dup2(fd3, STDOUT_FILENO);
if (n_fd < 0) {
printf("err in dup2\n");
}
write(STDOUT_FILENO, TESTSTR, SIZEOFTESTSTR); /* 写入testdup2.dat中 */
/* 重定向恢复标准 输出 */
if (dup2(s_fd, n_fd) < 0) {
printf("err in dup2\n");
}
write(STDOUT_FILENO, TESTSTR, SIZEOFTESTSTR); /* 输出到屏幕上 */
return 0;
}
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，如果应用带缓冲区的printf，则最终效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。
三、父子历程间的dup/dup2
由fork调用得到的子历程和父历程的雷同文件描绘符共享同一文件表项，如下图所示：
父历程A的文件描绘符表
------------
fd0 0 | p0
------------
fd1 1 | p1 -------------> 文件表1 ---------> vnode1
------------ /|\
fd2 2 | p2 |
------------ |
|
子历程B的文件描绘符表 |
------------ |
fd0 0 | p0 |
------------ |
fd1 1 | p1 ---------------------|
------------
fd2 2 | p2
------------
所以适当的利用 dup2和dup可以在父子历程之间建立 一条“沟通的桥梁”。这里不详述。
假设历程A拥有一个已打开的文件描绘符fd3，它的状态 如下：
历程A的文件描绘符表(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);后历程状态 如下：
历程A的文件描绘符表(after dup2)
------------
fd0 0 | p0
------------
n_fd 1 | p1 ------------
------------ \
fd2 2 | p2 \
------------ _\|
fd3 3 | p3 -------------> 文件表2 ---------> vnode2
------------
... ...
... ...
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解释 如下：
n_fd = dup2(fd3, STDOUT_FILENO)表现 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在文件描绘符表中的地位为 STDOUT_FILENO的地位，而本来的STDOUT_FILENO所指向的文件表项被关闭，我感觉上图该当很清楚的反响出这点。遵守上面的解释 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领域的filedes值么？" -- 答案：可以，在Unix其取值区间为[0,255]。
另外感到了解dup2的一个好法子 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，修正 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后历程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;
}
其效果就是你在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本的状态 ？首先大家都能想到要保存 重定向前的文件描绘符。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);
这两种法子 的差别到底在哪呢？答案是第二种方案 才是正确 的，分析 如下：遵守第一种法子 ，我们仅仅在"表面上"保存 了相当于fd_t（遵守我前面说的了解法子 ）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 )。而第二种法子 我们首先做一下复制，复制后的状态 如下图所示:
历程A的文件描绘符表(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：
历程A的文件描绘符表(after dup2)
------------
fd0 0 | p0
------------
n_fd 1 | p1 ------------
------------ \
fd2 2 | p2 \
------------ _\|
fd3 3 | p3 -------------> 文件表2 ---------> vnode2
------------
s_fd 4 | p4 ------------->文件表1 ---------> vnode1
------------
... ...
... ...
------------
dup(fd)的语意是返回的新的文件描绘符与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。
断定第二个方案 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：
#define TESTSTR "Hello dup2\n"
#define SIZEOFTESTSTR 11
int main() {
int fd3;
int s_fd;
int n_fd;
fd3 = open("testdup2.dat", 0666);
if (fd3 < 0) {
printf("open error\n");
exit(-1);
}
/* 复制标准 输出描绘符 */
s_fd = dup(STDOUT_FILENO);
if (s_fd < 0) {
printf("err in dup\n");
}
/* 重定向标准 输出到文件 */
n_fd = dup2(fd3, STDOUT_FILENO);
if (n_fd < 0) {
printf("err in dup2\n");
}
write(STDOUT_FILENO, TESTSTR, SIZEOFTESTSTR); /* 写入testdup2.dat中 */
/* 重定向恢复标准 输出 */
if (dup2(s_fd, n_fd) < 0) {
printf("err in dup2\n");
}
write(STDOUT_FILENO, TESTSTR, SIZEOFTESTSTR); /* 输出到屏幕上 */
return 0;
}
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，如果应用带缓冲区的printf，则最终效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。
三、父子历程间的dup/dup2
由fork调用得到的子历程和父历程的雷同文件描绘符共享同一文件表项，如下图所示：
父历程A的文件描绘符表
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fd0 0 | p0
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fd1 1 | p1 -------------> 文件表1 ---------> vnode1
------------ /|\
fd2 2 | p2 |
------------ |
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子历程B的文件描绘符表 |
------------ |
fd0 0 | p0 |
------------ |
fd1 1 | p1 ---------------------|
------------
fd2 2 | p2
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所以适当的利用 dup2和dup可以在父子历程之间建立 一条“沟通的桥梁”。这里不详述。
四、小结
机动的利用 dup/dup2可以给你带来很多强大的功效，花了一些光阴总结出上面那么多，不知道自己了解的是否透彻 ，只能在以后的实践中慢慢摸索了。
机动的利用 dup/dup2可以给你带来很多强大的功效，花了一些光阴总结出上面那么多，不知道自己了解的是否透彻 ，只能在以后的实践中慢慢摸索了。