Linux dup dup2函数理解

在linux中，我们需要复制文件描述符，下面是我对文件描述符的理解

int dup(int fd)// 复制一个已经存在的文件描述符，如果成功，返回复制成功后的文件描述符，失败返回-1

int dup(int fd, int fd2)// 复制一个文件描述符，fd表示已经存在的打开的文件描述符，fd2是指定新的文件描述符，如果fd2等于fd，则直接返回，如果fd2存在并且打开，则先close(fd2)后，重新打开，这样fd2和fd就指向了同一个文件（共享打开的文件），如果fd2不存在或者没有打开，则打开fd2，并且指向fd所指向的文件。函数的返回值和fd2一致。该函数可以实现文件的重定位。

每个进程都有一个文件描述符表，每个描述符占用一个描述符项，每个文件描述符可以描述成这样

struct fileDescription {

int index

void *pointer

}

除了整形，还有一个指针，指向文件表，内核为所有打开文件维持一张文件表，每个文件表项包含：

1）文件状态标志（读、写、添写、同步和非阻塞等）

2）当前文件的偏移量

3）指向该文件v节点表项的指针

v节点表中包含了文件所有者、文件长度、文件所在的设备、指向文件实际数据块在磁盘上所在位置的指针等等

下面给出一个例子：

#include <iostream>

#include <stdio.h>

#include <fcntl.h>

#include <sys/stat.h>

#include <unistd.h>

#include <string.h>

using namespace std

int main()

{

cout <<"Hello world!" <<endl

int fd = open("a.txt", O_RDWR | O_CREAT | O_APPEND, S_IRUSR | S_IWUSR | S_IRGRP | S_IWGRP | S_IROTH | S_IWOTH)

if (fd <0)

{

printf("open a.txt failed, fd = %d\n", fd)

return -1

}

printf("open a.txt success, fd = %d\n", fd)

fflush(stdout)

// 复制标准输出的文件描述符

int nfd = dup(STDOUT_FILENO)

int fileFd = dup2(fd, STDOUT_FILENO)

if (fileFd <0)

{

printf("dup2 stdout_fileno failed, fileFd = %d\n", fileFd)

return -1

}

printf("重定向标准输出到a.txt, fileFd = %d\n", fileFd)

// 将STDOUT_FILENO复制到fd后，fd并没有发生变化，依然可以通过它写入到a.txt中

const char *pStr = "write string through fd\n"

write(fd, pStr, strlen(pStr))

fileFd = dup2(nfd, fileFd)

if (fileFd <0)

{

printf("dup2 reback stdout_fileno failed\n")

return -1

}

printf("print back to stdout standard, fileFd = %d\n", fileFd)

// 上面使用dup2的时候，STDOUT_FILENO是存在并打开的，我们来测试下不存在的文件描述符的情况

fileFd = dup2(fd, 20)

if (fileFd <0)

{

printf("dup2不存在的文件描述符失败, fileFd = %d\n", fileFd)

}

else

{

printf("dup2不存在的文件描述符成功, fileFd = %d\n", fileFd)

const char *pStr = "write string through fileFd\n"

write(fileFd, pStr, strlen(pStr))

}

close(nfd)

close(fileFd)

return 0

}

文件指针是关键，标志两个文件描述符是否一致，看文件指针是否一致即可 ，如果两个或者多个文件描述符指向同一个文件表，那么对他们的 *** 作是对同一个文件进行 *** 作

首先，我们知道所有线程共享主线程的虚拟地址空间（current->mm指向同一个地址），且都有自己的用户态堆栈（共享父进程的地址空间，再在里面分配自己的独立栈，默认2M）。这是毫无疑问的，但还有一点我没搞明白，内核栈是共享还是独立的？猜测：独立的。理由：要不然内核栈对应的thread_info中的tast_struct没有办法与每个线程对应起来，因为现在已经有多个task_struct了，但保存内核栈的thread_info（其实是thread_union联合体）中只能保存一个task_struct。所以理论上分析，虽然可以共享地址空间，但每个线程还是需要一个单独的内核栈的。看代码：分析创建线程最终肯定会走到内核函数do_fork()中来的，所以从此函数看起。do_fork()->copy_process()->dup_task_struct()fork.c中dup_task_struct()的实现：static struct task_struct *dup_task_struct(struct task_struct *orig){struct task_struct *tskstruct thread_info *tiunsigned long *stackendint node = tsk_fork_get_node(orig)int errtsk = alloc_task_struct_node(node)if (!tsk)return NULLti = alloc_thread_info_node(tsk, node)/*就是这里，果然分配内核栈了*/if (!ti)goto free_tskerr = arch_dup_task_struct(tsk, orig)/*这里分配task_struct结构*/if (err)goto free_titsk->stack = ti...}

文件描述符0,1,2分别表示标准输入标准输出,标准错误输出, 所以在子进程里close(1)是关闭了标准输出, 然后用dup(fda[1])此时未用的最小文件描述符就是1(被关闭)这里关闭fda[0]就是为了说明在子进程是管道的写端(fda[0],不关闭是可以的为了保险起见关闭).然后子进程退出会调用系统程序ls,于是当前的文件目录就被发送到管道中.父进程同理, 就是将标准输出作为管道的读端,它读到的是子进程ls后的内容,对文件计数,

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