dup

thrinity

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  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                  \
     ------------                  _\|
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。
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：
#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  文件表1 ---------> vnode1
     ------------                              /|\
fd2  2     | p2                              |
     ------------                               |
                                                |
子进程B的文件描述符表                  |
     ------------                               |
fd0  0     | p0                              |
     ------------                               |
fd1  1     | p1  ---------------------|
     ------------
fd2  2     | p2  
     ------------
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。
四、小结
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。
               
               
               

本文来自ChinaUnix博客，如果查看原文请点：http://blog.chinaunix.net/u3/104705/showart_2075341.html