Linux高级I/O函数 dup, dup2, dup3

本文主要是介绍Linux高级I/O函数 dup, dup2, dup3，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

• dup()
  • 示例1
• dup2()
  • 示例2
• dup3()
  • 示例3
• 参考

dup()

如何把标志输入（stdin）重定向到一个文件，或者把标志输出（stdout）重定向到一个网络连接（sockfd）？
可以用系统调用dup或dup2。

#include <unistd.h>

int dup(int oldfd);
int dup2(int oldfd, int newfd);

dup() 创建一个新fd，和原有fd指向相同的文件、管道或网络连接。dup()返回的文件描述符总是取系统当前可用最小整数值。

示例1

将fd2重定向到fd1。然后，从键盘接收输入，并将内容写入fd2所指文件

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    int fd = open("test.txt", O_CREAT | O_RDWR | O_TRUNC, 0774);
    if (fd < 0) {
        perror("open error");
        exit(-1);
    }
    int fd2 = dup(fd);
    if (fd2 < 0) {
        perror("dup error");
        exit(-1);
    }
    printf("fd = %d, fd2 = %d\n", fd, fd2); // 通常fd = 3, fd2 = 4, 因为0,1,2分别为标准输入、标准输出、标准错误

    char buf[128];
    ssize_t n;
    /* 从键盘接收输入并写入fd2所指文件 */
    while (( n = read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf))) > 0) {
        if (write(fd2, buf, static_cast<size_t>(n)) < 0) {
            printf("Write error!\n");
            exit(-1);
        }
    }
    return 0;
}

dup2()

dup2和dup类似，区别在于：

• dup2可以用参数newfd指定新文件描述符的值。
• 如果newfd已经被使用，则系统会将newfd所指文件关闭；如果newfd等于oldfd，则直接返回newfd，而不关闭newfd所指文件。
• dup2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、各种权限及flags等，但不包括close-on-exec。

成功调用，则返回新创建的文件描述符；失败返回-1，错误保存到errno。

dup2(oldfd, newfd)结果等价于

close(oldfd);
int fd = fcntl(oldfd, F_DUPFD, newfd);

示例2

在dup基础上，做1个小改动：将dup2的newfd指定为fileno(stderr)，即值2。可以看到，fd2重定向到了原来stderr所指文件描述符2，而原来的stderr（标准错误）将关闭，而不再能输出错误信息。

#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main()
{
    int fd = open("test.txt", O_CREAT | O_RDWR | O_TRUNC, 0774);
    if (fd < 0) {
        perror("open error");
        exit(-1);
    }

    int fd2 = dup2(fd, fileno(stderr)); // 2
    if (fd2 < 0) {
        perror("dup error");
        exit(-1);
    }

    printf("fd = %d, fd2 = %d\n", fd, fd2); // fd = 3, fd = 2
    fprintf(stderr, "test stderr\n");

    char buf[128];
    ssize_t n;
    /* 从键盘接收输入并写入fd2所指文件 */
    while (( n = read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf))) > 0) {
        if (write(fd2, buf, static_cast<size_t>(n)) < 0) {
            printf("Write error!\n");
            exit(-1);
        }
    }
    return 0;
}

dup3()

还有一个系统调用dup3，类似于dup2，区别在于：

• 调用者可以强制为新创建的文件描述符指定close-on-exec标志（open搭配O_CLOEXEC，fcntl搭配FD_CLOEXEC）
• 如果oldfd等于newfd，调用失败，报错EINVAL。

#define _GNU_SOURCE             /* See feature_test_macros(7) */
#include <fcntl.h>              /* Obtain O_* constant definitions */
#include <unistd.h>

int dup3(int oldfd, int newfd, int flags);

示例3

在示例1基础上做下改动：判断fd添加O_CLOEXEC后的选项值，然后清除。对比单独为fd添加FD_CLOEXEC选项，和由dup3指定O_CLOEXEC选项，得到的文件描述符的选项差异。
可以看到，dup3指定O_CLOEXEC选项，跟fcntl指定O_CLOEXEC选项的效果是一样的。

int main()
{
    int fd = open("test.txt", O_CREAT | O_RDWR | O_TRUNC, 0774);
    if (fd < 0) {
        perror("open error");
        exit(-1);
    }
    /* 获得fd的初始flags, 然后添加FD_CLOEXEC选项, 最后清除FD_CLOEXEC选项 */
    int flags0 = fcntl(fd, F_GETFD);
    printf("primary flags of fd is %d\n", flags0);
    fcntl(fd, F_SETFD, flags0 | FD_CLOEXEC);
    int flags1 = fcntl(fd, F_GETFD);
    printf("After adding FD_CLOEXEC, flags of fd is %d\n", flags1);
    flags1 = fcntl(fd, F_SETFD, flags0);
    printf("Restore FD_CLOEXEC(cleared), flags of fd is %d\n", flags1);


    int fd2 = dup3(fd, fileno(stderr), O_CLOEXEC); // 2
    if (fd2 < 0) {
        perror("dup error");
        exit(-1);
    }
    printf("fd = %d, fd2 = %d\n", fd, fd2); // fd = 3, fd = 2

    flags1 = fcntl(fd2, F_GETFD);
    printf("flags of fd2 is %d\n", flags1);

    char buf[128];
    ssize_t n;
    /* 从键盘接收输入并写入fd2所指文件 */
    while (( n = read(STDIN_FILENO, buf, sizeof(buf))) > 0) {
        if (write(fd2, buf, static_cast<size_t>(n)) < 0) {
            printf("Write error!\n");
            exit(-1);
        }
    }
    return 0;
}

参考

https://blog.csdn.net/tiandc/article/details/81489447

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