一 理論介紹：
1.1 文件描述符在內核中數據結構
在具體說dup/dup2之前，我認爲有必要先了解一下文件描述符在內核中的形態。一個進程在此存在期間，會有一些文件被打開，從而會返回一些文件描述符，從shell中運行一個進程，默認會有3個文件描述符存在(0、1、2), 0與進程的標準輸入相關聯，1與進程的標準輸出相關聯，2與進程的標準錯誤輸出相關聯，一個進程當前有哪些打開的文件描述符可以通過/proc/進程ID/fd目錄查看。 下圖可以清楚的說明問題：
進程表項
————————————————
fd標誌 文件指針
_____________________
fd0:|________|____________|------------> 文件表
fd 1:|________|____________|
fd 2:|________|____________|
fd 3:|________|____________|
| ....... |
|_____________________|
圖1
文件表中包含：文件狀態標誌、當前文件偏移量、v節點指針，這些不是本文討論的重點，我們只需要知道每個打開的文件描述符(fd標誌)在進程表中都有自己的文件表項，由文件指針指向。
2.2 dup/dup2函數
APUE和man文檔都用一句話簡明的說出了這兩個函數的作用：複製一個現存的文件描述符。
#include<unistd.h>
int dup(int oldfd);
int dup2(int oldfd,int newfd);從圖1來分析這個過程，當調用dup函數時，內核在進程中創建一個新的文件描述符，此描述符是當前可用文件描述符的最小數值，這個文件描述符指向oldfd所擁有的文件表項。
進程表項
————————————————
fd標誌 文件指針
_____________________
fd0:|________|____________| ______
fd1:|________|____________|----------------> | |
fd2:|________|____________| |文件表|
fd3:|________|____________|----------------> |______|
| ....... |
|_____________________|
圖2：調用dup後的示意圖
如圖2所示，假如oldfd的值爲1，當前文件描述符的最小值爲3，那麼新描述符3指向描述符１所擁有的文件表項。
dup2和dup的區別就是可以用newfd參數指定新描述符的數值，如果newfd已經打開，則先將其關閉。如果newfd等於oldfd，則dup2返回newfd, 而不關閉它。dup2函數返回的新文件描述符同樣與參數oldfd共享同一文件表項。
APUE用另外一個種方法說明了這個問題：
實際上，調用dup(oldfd)等效於
fcntl(oldfd, F_DUPFD,0);而調用dup2(oldfd, newfd)等效於
close(oldfd);
fcntl(oldfd, F_DUPFD, newfd);3.3 CGI中dup2
寫過CGI程序的人都清楚，當瀏覽器使用post方法提交表單數據時，CGI讀數據是從標準輸入stdin，寫數據是寫到標準輸出stdout(C語言利用printf函數)。按照我們正常的理解，printf的輸出應該在終端顯示，原來CGI程序使用dup2函數將STDOUT_FINLENO(這個宏在unitstd.h定義，爲1)這個文件描述符重定向到了連接套接字。
dup2(connfd, STDOUT_FILENO);如第一節所說，一個進程默認的文件描述符1(STDOUT_FILENO)是和標準輸出stdout相關聯的，對於內核而言，所有打開的文件都通過文件描述符引用，而內核並不知道流的存在(比如stdin、stdout)，所以printf函數輸出到stdout的數據最後都寫到了文件描述符1裏面。至於文件描述符0、1、2與標準輸入、標準輸出、標準錯誤輸出相關聯，這只是shell以及很多應用程序的慣例，而與內核無關。
用下面的流圖可以說明問題:(ps: 雖然不是流圖關係，但是還是有助於理解)
printf－> stdout －> STDOUT_FILENO(1) －> 終端(tty)
printf最後的輸出到了終端設備，文件描述符１指向當前的終端可以這麼理解：
STDOUT_FILENO= open("/dev/tty", O_RDWR);
使用dup2之後STDOUT_FILENO不再指向終端設備，而是指向connfd, 所以printf的輸出最後寫到了connfd。是不是很優美？
4.4 如何在CGI程序的fork子進程中還原STDOUT_FILENO
如果你能看到這裏，感謝你的耐心，我知道很多人可能感覺有點複雜，其實複雜的問題就是一個個小問題的集合。所以弄清楚每個小問題就OK了，第三節中說道，STDOUT_FILENO被重定向到了connfd套接字，有時候我們可能想在CGI程序中調用後臺腳本執行，而這些腳本中難免會有一些輸入輸出，我們知道fork之後，子進程繼承了父進程的所有文件描述符，所以這些腳本的輸入輸出並不會如我們願輸出到終端設備，而是和connfd想關聯了，這個顯然會擾亂網頁的輸出。那麼如何恢復STDOUT_FILENO和終端關聯呢？
方法一：在dup2之前保存原有的文件描述符，然後恢復。
代碼實現如下：
savefd = dup(STDOUT_FILENO); /*savefd此時指向終端*/
dup2(connfd, STDOUT_FILENO);
.....
dup2(savefd, STDOUT_FILENO);很遺憾CGI程序無法使用這種方法，因爲dup2這些不是在CGI程序中完成的，而是在web server中實現的，修改web server並不是個好主意。
方法二: 追本溯源，打開當前終端恢復STDOUT_FILENO。
分析第三節的流圖，STDOUT_FILENO是如何和終端關聯的？我們重頭做一遍不就行了，代碼實現如下：
ttyfd = open("/dev/tty", O_RDWR);
dup2(ttyfd, STDOUT_FILENO);
close(ttyfd);/dev/tty是程序運行所在的終端，這個應該通過一種方法獲得。實踐證明這種方法是可行的，但是個人總感覺有些不妥，不知道爲什麼，可能一些潛在的問題還沒出現。
二 實例
dup 和 dup2 都可以用來複制一個現存的文件描述符。經常用來重新定向進程的 STDIN, STDOUT, STDERR。
2.1 dup 函數
dup 函數定義在 <unistd.h> 中，函數原形爲：
int dup(int filedes);函數返回一個新的描述符，這個新的描述符是傳給它的描述符的拷貝，若出錯則返回 －1。由dup返回的新文件描述符一定是當前可用文件描述符中的最小數值。這函數返回的新文件描述符與參數 filedes 共享同一個文件數據結構。
dup函數實例：
/***************************************************************
* Copyright: (C) 2013 fulinux<[email protected]>
* All rights reserved.
*
* Filename: dup.c
* Description: This file
*
* Version: 1.0.0(07/31/2013~)
* Author: fulinux <[email protected]>
* 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("OpenError!!\n");
return0;
}
int nfd= dup(fd);
if(nfd<0)
{
printf("Error!!\n");
return0;
}
char buf[1000];
int n;
while((n= read(STDIN_FILENO, buf,1000))>0)
{
if(write(nfd, buf, n) != n)
{
printf("WriteError!!\n");
return0;
}
}
return0;
}上面代碼中，nfd 拷貝了 fd，所以 write ( nfd,buf, n ) 這語句寫到 nfd 所代表的文件時也就是寫到 fd 所代表的文件。程序執行完後可以在相應的目錄的hello文件中看到輸出。
[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]$
2.2 dup2 函數
dup2 函數定義在 <unistd.h> 中，函數原形爲：
int dup2(int filedes, int filedes2);
同樣，函數返回一個新的文件描述符，若出錯則返回 －1。與 dup 不同的是，dup2 可以用 filedes2 參數指定新描述符的數值。如果 filedes2 已經打開,則先將其關閉。如若 filedes 等於 filedes2 , 則 dup2 返回 filedes2 , 而不關閉它。同樣，返回的新文件描述符與參數 filedes 共享同一個文件數據結構。
dup2函數實例：
/****************************************************************
* Copyright: (C) 2013 fulinux<[email protected]>
* All rights reserved.
*
* Filename: dup2.c
* Description: This file
*
* Version: 1.0.0(07/31/2013~)
* Author: fulinux <[email protected]>
* 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("OpenError!!\n");
return0;
}
int nfd= dup2(fd, STDOUT_FILENO);
if(nfd<0)
{
printf("Error!!\n");
return0;
}
char buf[5];
int n;
while((n= read(STDIN_FILENO, buf,5))>0)
{
if(write(STDOUT_FILENO, buf, n) != n)
{
printf("WriteError!!\n");
return0;
}
}
return0;
}上面的例子使用dup2將標準輸出重定向爲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]$