dup和dup2（摘 ）

1.dup和dup2作用都是用来复制一个文件的描述符。它们常用来重定向进程的stdin、stdout和stderr。这两个函数的 原形如下：

#include <unistd.h>    
int dup( int oldfd );    
int dup2( int oldfd, int targetfd )

利用函数dup，我们可以复制一个描述符。传给该函数一个既有的描述符，它就会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。这意味着，这两个描述符共享同一个数据结构。例如，如果我们对一个文件描述符执行lseek操作，得到的第一个文件的位置和第二个是一样

的。下面是用来说明dup函数使用方法的代码片段：

int fd1, fd2;  
fd2 = dup( fd1 );

需要注意的是，我们可以在调用fork之前建立一个描述符，这与调用dup建立描述符的效果是一样的，子进程也同样会收到一个复制出来的描述符。

    

dup2函数跟dup函数相似，但dup2函数允许调用者规定一个有效描述符和目标描述符的id。dup2函数成功返回时，目标描述符（dup2函数的第二

个参数）将变成源描述符（dup2函数第一个参数）的复制品，换句话说，两个文件描述符现在都指向同一个文件，并且是函数第一个参数指向的文

件。下面我们用一段代码加以说明：

int oldfd;   
oldfd = open("app_log", (O_RDWR | O_CREATE), 0644 );    
dup2( oldfd, 1 );    
close( oldfd );

 本例中，我们打开了一个新文件，称为“app_log”，并收到一个文件描述符，该描述符叫做oldfd。我们调用dup2函数，参数为oldfd和1，这会导致

用我们新打开的文件描述符替换掉由1代表的文件描述符（即stdout，因为标准输出文件的id为1）。任何写到stdout的东西，现在都将改为写入名

为“app_log”的文件中。需要注意的是，dup2函数在复制了oldfd之后，会立即将其关闭，但不会关掉新近打开的文件描述符，因为文件描述符1现在

也指向它。

        下面我们介绍一个更加深入的示例代码。回忆一下本文前面讲的命令行管道，在那里，将ls –l命令的标准输出作为标准输入连接到wc –l命令。

接下来，我们就用一个C程序来加以说明这个过程的实现。代码如下面的示例代码3所示。

        在示例代码3中，首先在第9行代码中建立一个管道，然后将应用程序分成两个进程：一个子进程（第13–16行）和一个父进程（第20–23

行）。接下来，在子进程中首先关闭stdout描述符（第13行），然后提供了ls –1命令功能，不过它不是写到stdout（第13行），而是写到我们建立

的管道的输入端，这是通过dup函数来完成重定向的。在第14行，使用dup2 函数把stdout重定向到管道（pfds[1]）。之后，马上关掉管道的输入

端。然后，使用execlp函数把子进程的映像替换为命令ls –1的进程映像，一旦该命令执行，它的任何输出都将发给管道的输入端。

        现在来研究一下管道的接收端。从代码中可以看出，管道的接收端是由父进程来担当的。首先关闭stdin描述符（第20行），因为我们不会从

机器的键盘等标准设备文件来接收数据的输入，而是从其它程序的输出中接收数据。然后，再一次用到dup2函数（第21行），让stdin变成管道的

输出端，这是通过让文件描述符0（即常规的stdin）等于pfds[0]来实现的。关闭管道的stdout端（pfds[1]），因为在这里用不到它。最后，使用 

execlp函数把父进程的映像替换为命令wc -1的进程映像，命令wc -1把管道的内容作为它的输入（第23行）。

示例代码3：利用C实现命令的流水线操作的代码     

      #include <stdio.h>     
      #include <stdlib.h>     
      #include <unistd.h>     
    
      int main()     
      {     
        int pfds[2];     
     
         if ( pipe(pfds) == 0 ) ...{     
     
           if ( fork() == 0 ) ...{     
     
             close(1);     
             dup2( pfds[1], 1 );     
             close( pfds[0] );     
             execlp( "ls", "ls", "-1", NULL );     
     
           } else ...{     
     
             close(0);     
             dup2( pfds[0], 0 );     
             close( pfds[1] );     
             execlp( "wc", "wc", "-l", NULL );     
     
           }     
     
         }     
     
         return 0;     
       }

        在该程序中，需要格外关注的是，我们的子进程把它的输出重定向的管道的输入，然后，父进程将它的输入重定向到管道的输出。这在实际的

应用程序开发中是非常有用的一种技术。

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。

来自为知笔记(Wiz)