系统编程-文件IO-dup和dup2系统调用

在linux下,一切皆文件。

文件描述符用于操作文件。

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表示标准输入,1表示标准输出,2表示标准错误。

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。

 

1、 dup函数

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

功能:复制一个文件描述符

返回值:成功则返回一个新的文件描述符,失败则返回-1。

当复制成功时,返回值是当前进程可用的最小的文件描述符,返回的新文件描述符和参数oldfd指向同一个文件,

若有错误则返回-1,错误代码存于errno中。

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

int main()
{
    int fd = open("a.txt", O_RDWR | O_CREAT);
    if(fd == -1)
    {
        perror("open");
        exit(1);
    }
printf(
"file open fd = %d\n", fd); // 找到进程文件描述表中第一个可用的文件描述符A // 将参数指定的文件描述符B复制给A,并返回A int fd2 = dup(fd); if(fd2 == -1) { perror("dup"); exit(1); } printf("dup fd = %d\n", fd2); char* buf = "hello"; char* buf1 = " world\n"; write(fd, buf, strlen(buf)); write(fd2, buf1, strlen(buf1)); close(fd); return 0; }
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/桌面/linux_system_program/dup2_dup# ./ab
file open fd = 3
dup fd = 4
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/桌面/linux_system_program/dup2_dup# cat a.txt 
hello world
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/桌面/linux_system_program/dup2_dup# 

 

2. dup2函数

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

功能:复制一个文件描述符,且指定文件描述符newfd为oldfd的复制版本。

返回值:成功返回newfd,失败返回-1。

dup2函数成功返回时,目标描述符(函数第二个参数,newfd)将变成源描述符(函数第一个参数,oldfd)的复制品,

即,两个文件描述符现在都指向同一个文件,并且是源描述符指向的文件。

若有错误则返回-1,错误代码存于errno中。 

dup2详解:

①、如果newfd已经打开,则先将其关闭,再指定文件描述符newfd为oldfd的复制版本。
②、如果newfd等于oldfd,则dup2直接返回newfd, 而不关闭它。

//测试dup2函数

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

int main()
{
    int fd = open("b.txt", O_RDWR | O_CREAT);
    if(fd == -1)
    {
        perror("open");
        exit(1);
    }

    int fd1 = open("a.txt", O_RDWR);
    if(fd1 == -1)
    {
        perror("open");
        exit(1);
    }

    printf("fd = %d\n", fd);
    printf("fd1 = %d\n", fd1);

    int curfd = dup2(fd, fd1);  //让fd1和fd同时指向b.txt
    if(curfd == -1)
    {
        perror("dup2");
        exit(1);
    }
    printf("current fd = %d\n", curfd);
    char* buf = "hello\n";
    char* buf1 = "world!\n";
    write(fd, buf, strlen(buf));
    write(fd1, buf1 , strlen(buf1));

    close(fd);
    close(fd1);
return 0;
}

 编译运行:

root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/桌面/linux_system_program/dup2_dup# gcc dup2.c -o ab
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/桌面/linux_system_program/dup2_dup# ./ab
fd = 3
fd1 = 4
current fd = 4
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/桌面/linux_system_program/dup2_dup# cat b.txt 
hello
world!
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/桌面/linux_system_program/dup2_dup# cat a.txt 
hello world  
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/桌面/linux_system_program/dup2_dup# 

实验前后,a.txt的内容未发生改变,同时根据实验后b.txt的内容,证实了dup2函数功能的有效性。

 

注意:
通过dup和dup2创建的文件描述符,不继承原文件描述符的close-on-exec和non-blocking属性。

 

细节补充:

int dup(int oldfd);

dup函数:函数执行成功时,新得到的文件描述符和oldfd,共享文件偏移量和文件状态。

共享偏移量测试代码:

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

// off_t lseek(int fd, off_t offset, int whence);第二个参数是偏移量,第三个参数是起始地址,要注意区分
int main(int argc, char const *argv[])
{
    int fd = open("b.txt", O_RDONLY);

  //1. 先复制fd,得到copyfd    
    int copyFd = dup(fd);

  //2. 然后对fd、copyfd中的一个文件描述符进行操作,观察另一个文件描述符的变化
    //置fd对应的当前文件数据索引偏移量到文件尾
    unsigned long offset = lseek(fd, 0, SEEK_END);

    // 打印偏移量
    printf("fd = %d , 距离文件头的偏移量:%ld\n", fd, offset); 
    
    //打印copyFd的文件数据索引偏移量
    printf("copyFd = %d , 距离文件头的偏移量:%ld\n", copyFd, lseek(copyFd, 0, SEEK_CUR)); 

    return 0;
}

编译运行:

root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/桌面/linux_system_program/dup2_dup# gcc dup_2.c -o ab
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/桌面/linux_system_program/dup2_dup# ./ab
fd = 3 , 距离文件头的偏移量:14
copyFd = 4 , 距离文件头的偏移量:14
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/桌面/linux_system_program/dup2_dup# 
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/桌面/linux_system_program/dup2_dup# 

现象和结论:使用了dup,操纵fd的文件数据索引偏移,导致copyfd的偏移量也跟着移动到了文件末尾。

 

int dup2(int oldfd, int newfd);

dup2函数:函数执行成功时,新得到的文件描述符newfd和oldfd,共享文件偏移量和文件状态。

共享偏移量测试代码:

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

int main(int argc, char const *argv[])
{
    int fd = open("b.txt", O_RDONLY);
    int newfd;

  //1. 获取有效的newfd
    newfd = dup2(fd, 14);

  //2. 然后对fd、newfd中的一个文件描述符进行操作,观察另一个文件描述符的变化
    //置fd对应的文件数据索引偏移到文件尾
    unsigned long offset = lseek(fd, 0, SEEK_END);

    // 打印偏移量
    printf("fd = %d , 距离文件头的偏移量:%ld\n", fd, offset); 
    
    //打印newfd的文件数据索引偏移
    printf("newfd = %d , 距离文件头的偏移量:%ld\n", newfd, lseek(newfd, 0, SEEK_CUR)); 

    return 0;
}

编译运行:

root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/桌面/linux_system_program/dup2_dup# gcc dup_2.c -o ab
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/桌面/linux_system_program/dup2_dup# ./ab
fd = 3 , 距离文件头的偏移量:14
newfd = 14 , 距离文件头的偏移量:14
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/桌面/linux_system_program/dup2_dup# 

现象和结论:使用了dup2,操纵fd的文件数据索引偏移,导致newfd的偏移量也跟着移动到了文件末尾。

 

 

 

 

 

 

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posted @ 2020-10-05 21:57  一匹夫  阅读(317)  评论(0编辑  收藏  举报