五、文件IO——dup 函数

5.1 dup 函数---复制文件描述符

5.1.1 简单cat实现及输入输出重定向

　　io.c

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


#define BUFFER_LEN 1024

/* 文件的读写拷贝 */
void copy(int fdin, int fdout)
{
    char buff[BUFFER_LEN];
    ssize_t size;

//    printf("file length: %ld\n", lseek(fdin, 0L, SEEK_END));//将文件定位到文件尾部，偏移量为0L
//    lseek(fdin, 0L, SEEK_SET);// 定位到文件开头

    while((size = read(fdin, buff, BUFFER_LEN)) > 0) { //从 fdin 中读取 BUFFER_LEN 个字节存放入  buff 中
//        printf("current: %ld\n", lseek(fdin, 0L, SEEK_CUR));

        if(write(fdout, buff, size) != size) {
            fprintf(stderr, "write error: %s\n", strerror(errno));
            exit(1);
        }
    }
    if(size < 0) {
        fprintf(stderr, "read error:%s\n", strerror(errno));
        exit(1); // 相当于 return 1;
    }
}

　　cat.c

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

int main(int argc, const char *argv[])
{
    int fd_in = STDIN_FILENO;
    int fd_out = STDOUT_FILENO;
    int i;

    for(i = 1; i < argc; i++) {
        fd_in = open(argv[i], O_RDONLY);
        if(fd_in < 0) {
            perror("open error");
            continue;
        }

        copy(fd_in, fd_out);
        close(fd_in);
    }

    if(argc == 1)
        copy(fd_in, fd_out);

    return 0;
}

　　编译：gcc -o bin/cat -Iinclude src/io.c src/cat.c

　　调试：

　　

　　

　　

　　cat 的作用就输入和输出的重定向功能，而 dup 和 dup2 就是用来完成此功能的。

5.1.2 dup 和 dup2 函数说明

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

• 函数说明：
  • dup() 用来复制参数 oldfd 所指的文件描述符，并将它返回。此新的文件描述符和参数oldfd指的是同一个文件，共享所有的锁定、读写位置和各项权限或旗标。例如，当利用 lseek() 对某个文件描述符作用时，另一个文件描述词的读写位置也会随着改变。不过，文件描述符之间并不共享 close-on-exec 旗标。　　
  • dup2() 用来复制参数 oldfd 所指的文件描述符，并将它拷贝至参数 newfd 后一块返回。若参数 newfd 为一已打开的文件描述词，则 newfd 所指的文件会先被关闭。如若 oldfd 等于 newfd，则dup2 返回 newfd，而不关闭它。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，详情可参考 dup() 。
• 参数：
  • oldfd：原先的文件描述符
  • newfd：新的文件描述符　　
• 返回值：当复制成功时，则返回最小及尚未使用的文件描述符。若有错误则返回-1，errno会存放错误代码。
• 附加说明：
  • dup2() 相当于调用 fcntl(oldfd，F_DUPFD，newfd)；请参考 fcntl()　　
  • 在进程间通信时可用来改变进程的标准输入和标准输出。

　　文件描述符的赋值是文件描述符表结构体成员中指针的复制。

　　

　　dup2(fd_in, STDIN_FILENO)，相当于就是将 fd_in 文件描述符中的指向文件表项的指针赋值给 STDIN_FILENO 中的指向标准输入的指针，此时，STDIN_FILENO 中的指针指向了fd_in 中的指针指向的文件表项（地址一样了），最终指向了读取的文件。

　　则此时 dup1 中 STDIN_FILENO 不再是从标准输入读取，而是从 fd_in 中去读取。这种就是重定向

 5.1.3 实例

　　将+ 和 - 改为输入输出重定向

 　　mcat.c

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

/*
 * bin/mcat + append.txt(+ 为输入重定向)
 * bin/mcat - append.txt(- 为输出重定向)
 */
int main(int argc, const char *argv[])
{
    int fd_in;
    int fd_out;
    int i;
    int flag = 0;

    for(i = 1; i < argc; i++) {
        if(!strcmp("+", argv[i])) {
            fd_in = open(argv[++i], O_RDONLY);
            if(fd_in < 0) {
                perror("open error");
                exit(1);
            }

            //将标准输入重定向到文件
            if(dup2(fd_in, STDIN_FILENO) != STDIN_FILENO) {
                perror("dup2 error");
                exit(1);
            }

            close(fd_in);
        } else if(!strcmp("-", argv[i])) {
            fd_out = open(argv[++i], O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0777);
            if(fd_out < 0) {
                perror("open error");
                exit(1);
            }
            
            //将标准输出重定向到文件
            if(dup2(fd_out, STDOUT_FILENO) != STDOUT_FILENO) {
                perror("dup2 error");
                exit(1);
            }

            close(fd_out);

        } else {
            flag = 1;
            fd_in = open(argv[i], O_RDONLY);
            if(fd_in < 0) {
                perror("open error");
                exit(1);
            }

            if(dup2(fd_in, STDIN_FILENO) != STDIN_FILENO) {
                perror("dup2 error");
                exit(1);
            }

            copy(STDIN_FILENO, STDOUT_FILENO);
            close(fd_in);
        }
    }

    if(!flag) {
        copy(STDIN_FILENO, STDOUT_FILENO);
    }

    return 0;
}

　　编译调试如下：