dup和dup2

閱讀一些C或者C++第三方庫開源源碼的時候，有些源碼中會使用dup和dup2這兩個函數，由於在工作中基本上用不到這兩個函數，所以它們對閱讀源代碼提升了一些難度。雖然當時看過相關博文後能理解，不過過了一段時間就又忘了，今天不算總結，就把這兩個函數的經典特性給blog出來。

先看一下dup和dup2函數的原型：

#include<unistd.h>
int dup（int fd）；
int dup2（int fd1，int fd2）；
兩個均爲複製一個現存的文件的描述
兩個函數的返回：若成功爲新的文件描述，若出錯爲-1；
由dup返回的新文件描述符一定是當前可用文件描述中的最小數值。
用dup2則可以用fd2參數指定新的描述符數值。
如果fd2已經打開，則先關閉。若fd1=fd2，則dup2返回fd2，而不關閉它。
通常使用這兩個系統調用來重定向一個打開的文件描述符。

我看完這一段話之後，感覺非常抽象，還是用一個例子說明吧。

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc, char** argv)
{
	int fd = open("./test.conf", O_RDWR | O_CREAT);
	printf("fd: %d\n", fd);
	close(1);
	dup(fd);
	printf("ma52103231\n");
}

從這段代碼中可以看到，先用open打開文件。爲什麼是open而不是fopen？因爲dup和dup2的參數是文件描述符而不是fopen返回的FILE*指針。

然後使用printf打印出fd的值。接着使用close關閉文件描述符1（1當前指代這標準輸出），關閉的意思就是解綁，把1和標準輸出解除綁定，之後對1的操作再也影響不到標準輸出了，而1處於空閒狀態。在之後使用dup(fd)來duplicate參數fd。這在系統內部執行了一個查詢操作。內部會尋找當前可用的最小空閒文件描述符，由於1已經處於空閒狀態，所以1也指向了fd指向的test.conf文件，而test.conf文件的引用計數加一。最後使用printf輸出語句，由於printf默認將語句輸出到文件描述符1，所以看如下內容：

root@hu-virtual-machine:/home/hu/project/c_# gcc main.c -o myexpect
root@hu-virtual-machine:/home/hu/project/c_# ./myexpect 
fd: 3
root@hu-virtual-machine:/home/hu/project/c_# cat test.conf 
ma52103231
root@hu-virtual-machine:/home/hu/project/c_# 

從上可以看到，“ma52103231”被printf寫入到了文件中。同時注意到fd的值爲3，說明，一個程序在運行時，文件描述符0,1,2默認已經打開，這個時候空閒的最小文件描述符是3.

再來看dup2，依然通過一個例子：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc, char** argv)
{
	int fd = open("./test.conf", O_RDWR | O_CREAT);
	printf("fd: %d\n", fd);
	close(1);
	dup(fd);

	dup2(fd, 2);
	fprintf(stdout, "ma52103231\n");
	fprintf(stderr, "this is a error\n");
	
}

我們知道文件描述符2指代標準錯誤，通過dup2函數，將fd duplicate到文件描述符2，不過在此之前，先close調文件描述符2，所以代碼中沒有出現close(2這個語句)，因爲dup2函數已經幫我們做了這一步。程序最後通過fprintf函數將內容寫到第一個參數指定的目標中去的特性，實現寫文件，看一下文件內容：

root@hu-virtual-machine:/home/hu/project/c_# cat test.conf 
ma52103231
this is a error

以上就是dup和dup2兩個函數的使用小例子。再使用兩個函數的過程中，要清楚的明白，它們在執行時會執行一個尋找操作，尋找當前程序中最小的處於空閒狀態的文件描述符，而一般來說close函數會使一個描述符變成空閒（假若一個描述符的引用計數很多，調用一次close並不會使這個描述符空閒，所以是一般來說，不過在使用dup和dup2的場景中，這樣的情況我是很少看到），所以dup和close經常成對出現。而對於dup2，一定要記住，它內部有個close操作。