dup, dup2, 重定向恢复

做Shell lab的时候要求完成重定向以及恢复，这里记录一下相关知识

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

dup用来复制参数oldfd所指的文件描述符。当复制成功是，返回最小的尚未被使用过的文件描述符，若有错误则返回-1.错误代码存入errno中返回的新文件描述符和参数oldfd指向同一个文件，这两个描述符共享同一个数据结构，共享所有的锁定，读写指针和各项全现或标志位。

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

dup2与dup区别是dup2可以用参数newfd指定新文件描述符的数值。若参数newfd已经被程序使用，则系统就会将newfd所指的文件关闭，若newfd等于oldfd，则返回newfd,而不关闭newfd所指的文件。dup2所复制的文件描述符与原来的文件描述符共享各种文件状态。共享所有的锁定，读写位置和各项权限或flags等.
返回值：若dup2调用成功则返回新的文件描述符，出错则返回-1.

主要聊聊dup2
假设在调用dup2(4,l)之前，我们的状态如图

dup2(4, 1)之后，如图

理解如下：

n_fd = dup2(fd4,STDOUT_FILENO）表示n_fd与fd4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（就是fd 1）的位置，而原先的STDOUT_FILENO所指向的文件表项(File A)被关闭。
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后该进程的任何目标为STDOUT_FILENO的I/O操作如printf等，其数据都将流入fd4所对应的文件中。

示例：

#define TESTSTR "Hello dup2\n"
int main() {int fd3;
fd3 = open("testdup2.dat",0666）；
if (fd3 < 0) {printf("open error\n");
exit(-1）；
}
if (dup2(fd3,STDOUT_FILENO) < 0) {printf("err in dup2\n");
}
printf(TESTSTR);
return 0;
}
其结果就是你在testdup2.dat中看到"Hello dup2"。

重定向后恢复

就是如何在重定向后再恢复原来的状态？首先大家都能想到要保存重定向前的文件描述符。那么如何来保存呢，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);
这两种方法的区别到底在哪呢？答案是第二种方案才是正确的，分析如下：按照第一种方法，我们仅仅在"表面上"保存了相当于fd_t（按照我前面说的理解方法）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）。我们可以理解为原来STDOUT_FILENO的文件表是我们的屏幕，所以输出到屏幕上。但是现在这个文件表被关闭了，所以第一个方法失败了。
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。就如第二个方法中的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 < 0) {printf("open error\n");
exit(-1）；
}
/* 复制标准输出描述符 */
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，如果使用带缓冲区的printf，则最终结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。

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