本文主要是介绍嵌入式操作系统网络编程（4），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！
四、dup、dup2
(https://blog.csdn.net/silent123go/article/details/71108501)
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（图片来源于百度百科）：
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);
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。
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。
APUE用另外一个种方法说明了这个问题：
实际上，调用dup(oldfd)等效于，fcntl(oldfd, F_DUPFD, 0)
而调用dup2(oldfd, newfd)等效于，close(oldfd)；fcntl(oldfd,
F_DUPFD, newfd)；
3、CGI中dup2
写过CGI程序的人都清楚，当浏览器使用post方法提交表单数据时，CGI读数据是从标准输入stdin，写数据是写到标准输出stdout(C语言利用printf函数)。按照我们正常的理解，printf的输出应该在终端显示，原来CGI程序使用dup2函数将STDOUT_FINLENO(这个宏在unitstd.h定义，为１)这个文件描述符重定向到了连接套接字：dup2(connfd,
STDOUT_FILENO)。
如第一节所说，一个进程默认的文件描述符１(STDOUT_FILENO)是和标准输出stdout相关联的，对于内核而言，所有打开的文件都通过文件描述符引用，而内核并不知道流的存在(比如stdin、stdout)，所以printf函数输出到stdout的数据最后都写到了文件描述符１里面。至于文件描述符0、１、2与标准输入、标准输出、标准错误输出相关联，这只是shell以及很多应用程序的惯例，而与内核无关。
用下面的流图可以说明问题(ps: 虽然不是流图关系，但是还是有助于理解)：
printf －> stdout －>
STDOUT_FILENO(1) －> 终端(tty)
printf最后的输出到了终端设备，文件描述符１指向当前的终端可以这么理解：
STDOUT_FILENO = open(“/dev/tty”,
O_RDWR);
使用dup2之后STDOUT_FILENO不再指向终端设备，而是指向connfd, 所以printf的输出最后写到了connfd。是不是很优美？
4、如何在CGI程序的fork子进程中还原STDOUT_FILENO
如果你能看到这里，感谢你的耐心，我知道很多人可能感觉有点复杂，其实复杂的问题就是一个个小问题的集合。所以弄清楚每个小问题就OK了，第三节中说道，STDOUT_FILENO被重定向到了connfd套接字，有时候我们可能想在CGI程序中调用后台脚本执行，而这些脚本中难免会有一些输入输出，我们知道fork之后，子进程继承了父进程的所有文件描述符，所以这些脚本的输入输出并不会如我们愿输出到终端设备，而是和connfd想关联了，这个显然会扰乱网页的输出。那么如何恢复STDOUT_FILENO和终端关联呢？
方法１：在dup2之前保存原有的文件描述符，然后恢复。
代码实现如下：
savefd = dup(STDOUT_FILENO); ／savefd此时指向终端/
dup2(connfd, STDOUT_FILENO);
……
dup2(savefd, STDOUT_FILENO);
很遗憾CGI程序无法使用这种方法，因为dup2这些不是在CGI程序中完成的，而是在web server中实现的，修改web server并不是个好主意。
方法2: 追本溯源，打开当前终端恢复STDOUT_FILENO。
分析第三节的流图，STDOUT_FILENO是如何和终端关联的？我们重头做一遍不就行了，代码实现如下：
ttyfd = open(“/dev/tty”, O_RDWR);
dup2(ttyfd, STDOUT_FILENO);
close(ttyfd);
/dev/tty是程序运行所在的终端，这个应该通过一种方法获得。实践证明这种方法是可行的，但是个人总感觉有些不妥，不知道为什么，可能一些潜在的问题还没出现。
5、实例
dup函数实例：
[lingyun@localhost
dup]$ cat dup.c
/*********************************************************************************
*
Copyright: © 2013
fulinuxfulinux@sina.com
* All rights reserved.
*
*
Filename: dup.c
*
Description: This file
*
*
Version: 1.0.0(07/31/2013~)
*
Author: fulinux
fulinux@sina.com
*
ChangeLog: 1, Release initial
version on “07/31/2013 04:00:06 PM”
*
********************************************************************************/
#include
<stdio.h>
#include
<unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include
<fcntl.h>
int main(int
argc, char* argv[])
{
int fd = open(“hello”,
O_CREAT|O_RDWR|O_TRUNC, S_IRUSR|S_IWUSR);
if(fd < 0)
{
printf(“Open Error!!\n”);
return 0;
}
int nfd = dup(fd);
if(nfd < 0)
{
printf(“Error!!\n”);
return 0;
}
char buf[1000];
int n;
while((n = read(STDIN_FILENO, buf,1000))
{
if(write(nfd, buf, n) != n)
{
printf(“Write
Error!!\n”);
return 0;
}
}
return 0;
}
上面代码中，nfd 拷贝了 fd，所以 write ( nfd, buf, n ) 这语句写到 nfd 所代表的文件时也就是写到 fd 所代表的文件。程序执行完后可以在相应的目录的hello文件中看到输出。
[lingyun@localhost
dup]$ gcc dup.c
[lingyun@localhost
dup]$ ls
a.out dup.c
[lingyun@localhost
dup]$ ./a.out
hello world
^C
[lingyun@localhost
dup]$ ls
a.out dup.c
hello
[lingyun@localhost
dup]$ cat hello
hello world
[lingyun@localhost
dup]$
dup2函数实例：
[lingyun@localhost
dup2]$ cat dup2.c
/*********************************************************************************
*
Copyright: © 2013
fulinuxfulinux@sina.com
* All rights reserved.
*
*
Filename: dup2.c
*
Description: This file
*
*
Version: 1.0.0(07/31/2013~)
*
Author: fulinux
fulinux@sina.com
*
ChangeLog: 1, Release initial
version on “07/31/2013 08:22:19 PM”
*
********************************************************************************/
#include
<stdio.h>
#include
<unistd.h>
#include
<sys/stat.h>
#include
<fcntl.h>
int main(int
argc, char* argv[])
{
int fd = open(“hello.file”,
O_CREAT|O_RDWR|O_TRUNC,S_IRUSR|S_IWUSR);
if(fd < 0)
{
printf(“Open Error!!\n”);
return 0;
}
int nfd = dup2(fd, STDOUT_FILENO);
if(nfd < 0)
{
printf(“Error!!\n”);
return 0;
}
char buf[5];
int n;
while((n = read(STDIN_FILENO, buf, 5)) >
0)
if(write(STDOUT_FILENO, buf, n) != n)
{
printf(“Write
Error!!\n”);
return 0;
}
return 0;
}
上面的例子使用dup2将标准输出重定向为hello.file文件，如下所示：
[lingyun@localhost
dup2]$ ls
dup2.c
[lingyun@localhost
dup2]$ gcc dup2.c
[lingyun@localhost
dup2]$ ./a.out
hello world
^C
[lingyun@localhost
dup2]$ cat hello.file
hello world
[lingyun@localhost
dup2]$
作业：把a.txt 复制到b.txt
用linux实现文件拷贝
第一种方法：例如 linux 下的系统调用
#include <stdio.h>
#include <dirent.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
char buff[1024];
int len;
int main(int argc, char const *argv[])
{
char const *src_path = argv[1];
char const *des_path = argv[2];
int fd,fd2;
fd = open(src_path,O_RDWR|O_CREAT);
fd2 = open(des_path,O_RDWR|O_CREAT);
while(len = read(fd,buff,1024))
{
write(fd2,buff,len);
}
return 0;
}
这里主要 用到的函数是 open，read，write
其中open 函数：
第一个参数为要打开文件的路径，第二个参数是功能flag，O_RDWR表示以读写方式打开文件，O_CREAT表示如果文件不存在则创建
返回一个文件描述符，表示打开了的文件
其中 read 函数：
第一个参数是一个文件描述符，表示：从该文件描述符表示的文件读取数据
第二个参数是把从文件读到的信息放在一个缓冲数组中
第三个参数是读一次读多少字节
其中 write 函数：
第一个参数，是把数据写到哪里（写到哪个文件描述符中）
第二个参数：把缓冲数组中的数据写到文件描述符中
第三个参数：表示一次写多少字节
注意：最好向上面代码那样用一个while循环来读写数据，这样的话，read 中的第三个参数就不用设置成太大，因为他会把数据全读完才退出循环
第二种方法：用文件流
#include <stdio.h>
#include <dirent.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
char buff[1024];
int len;
int main(int argc, char const *argv[])
{
FILE *in,*out;
char const * src_path = argv[1]; //要被拷贝的文件路径
char const * des_path = argv[2]; //拷贝的文件放在哪里（路径）
in = fopen(argv[1],“r+”);
out = fopen(argv[2],“w+”);
while(len = fread(buff,1,sizeof(buff),in))
{
fwrite(buff,1,len,out);
}
return 0;
}
两种方法其实有异曲同工之妙，第一种方法的文件描述符 = 第二种方法的文件流指针 in 和 out。
这篇关于嵌入式操作系统网络编程（4）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！
