了解 dup 和 dup2答案

【问题标题】：Understand dup and dup2了解 dup 和 dup2
【发布时间】：2017-09-05 00:55:07
【问题描述】：

我正在尝试了解 Linux 中的重定向，我发现这段代码创建了一个子进程并重定向了输入/输出。但在这种情况下，我无法理解 dup 和 dup2 在做什么。我知道 dup 对新描述符使用编号最小的未使用描述符。谁能解释这段代码如何帮助进行多重重定向？

int run_child(char *progname, char *argv[], int child_stdin, int child_stdout, int child_stderr)
{
    int child;

    if ((child = fork()))
    {
        return child;
    }

    if (child_stdout == STDIN_FILENO)
    {
        child_stdout = dup(child_stdout);
        RC_CHECK(child_stdout >= 0);
    }

    while (child_stderr == STDIN_FILENO || child_stderr == STDOUT_FILENO)
    {
        child_stderr = dup(child_stderr);
        RC_CHECK(child_stderr >= 0);
    }

    child_stdin = dup2(child_stdin, STDIN_FILENO);
    RC_CHECK(child_stdin == STDIN_FILENO);
    child_stdout = dup2(child_stdout, STDOUT_FILENO);
    RC_CHECK(child_stdout == STDOUT_FILENO);
    child_stderr = dup2(child_stderr, STDERR_FILENO);
    RC_CHECK(child_stderr == STDERR_FILENO);

    execvp(progname, argv);
}

【问题讨论】：

标签： c linux io-redirection

【解决方案1】：

我相信代码正在尝试，但有时会失败，以解决以下情况：

父进程还关闭了部分或全部三个标准流（标准输入、标准输出和标准错误），因此部分或全部文件描述符0、1 和2 已关闭。
父进程打开了三个文件描述符，作为子进程的标准输入、标准输出和标准错误。

有几个子场景：

child_stdout 被分配给 0 (STDIN_FILENO)。可以想象，child_stderr 被分配到了1 (STDOUT_FILENO)。
child_stderr 被分配到 0 或 1 — 大概意思是 child_stdout 没有被分配到其中任何一个。
child_stdout 和 child_stderr 均未分配给 0、1 或 2。

代码分叉；父代码立即返回——这一切都很干净。它在失败时返回 -1，在成功时返回 PID。

对于子场景 1，第一个条件运行 dup()，它将 child_stdout 的分配更改为 0 之后可用的第一个未打开文件描述符。这可能是1 或2 或更大的数字。它会丢弃有关 child_stdout 最初是什么的信息。

然后循环尝试确保child_stderr 既不是0 也不是1，再次丢弃有关它最初是什么的信息。

接下来的三个调用确保当前在child_stdin 中的文件描述符被复制到STDIN_FILENO，child_stdout 被复制到STDOUT_FILENO，child_stderr 被复制到STDERR_FILENO。由于dup2() 不会关闭与要复制的文件描述符相同的原始文件描述符（否则会关闭），因此最终会产生合理的连接。

但是，在正常情况下，输入参数是（例如）3、5 和 7，代码不能确保这些参数已关闭。这是一个错误。

然后代码继续使用execvp() 执行命令。它不处理失败的情况；它只是从函数的末尾掉线，导致未定义的行为，因为函数应该返回一个值。如果exec*() 系列函数中的任何函数返回，则它已失败。代码可能应该报告错误消息并退出，可能使用exit() 或者可能使用“快速退出”（_exit()、_Exit() 或类似的东西）。

如何解决？

我认为代码应该保留子文件描述符的原始值，并准备在dup2() 序列之后关闭它们，如果它们超出范围0，1，@ 987654367@。除此之外，该代码可能会处理大多数情况。

请注意，在重定向标准错误后报告错误是令人担忧的。下面的代码只是写入当前的标准错误，这是它可以做的最好的事情，除非你使用syslog 或类似的系统。

#include <assert.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>

#define RC_CHECK(test) assert((test) != 0)

int run_child(char *progname, char *argv[], int child_stdin, int child_stdout, int child_stderr);

int run_child(char *progname, char *argv[], int child_stdin, int child_stdout, int child_stderr)
{
    int child;

    if ((child = fork()))
    {
        return child;
    }

    int fd[3] = { child_stdin, child_stdout, child_stderr };

    if (child_stdout == STDIN_FILENO)
    {
        child_stdout = dup(child_stdout);
        RC_CHECK(child_stdout >= 0);
    }

    while (child_stderr == STDIN_FILENO || child_stderr == STDOUT_FILENO)
    {
        child_stderr = dup(child_stderr);
        RC_CHECK(child_stderr >= 0);
    }

    child_stdin = dup2(child_stdin, STDIN_FILENO);
    RC_CHECK(child_stdin == STDIN_FILENO);
    child_stdout = dup2(child_stdout, STDOUT_FILENO);
    RC_CHECK(child_stdout == STDOUT_FILENO);
    child_stderr = dup2(child_stderr, STDERR_FILENO);
    RC_CHECK(child_stderr == STDERR_FILENO);

    for (int i = 0; i < 3; i++)
    {
        if (fd[i] != STDIN_FILENO && fd[i] != STDOUT_FILENO && fd[i] != STDERR_FILENO)
            close(fd[i]);
    }

    execvp(progname, argv);

    /* Or: fprintf(stderr, "Failed to execute program %s\n", progname); */
    char *msg[] = { "Failed to execute program ", progname, "\n" };
    enum { NUM_MSG = sizeof(msg) / sizeof(msg[0]) };
    for (int i = 0; i < NUM_MSG; i++)
        write(2, msg[i], strlen(msg[i]));

    exit(1);  /* Or an alternative status such as 126 or 127 based on errno */
}

这不是简单的代码；你的思绪会被这些可能性所震撼。（我已经删除了各种特殊情况，经过进一步检查，在编写我的分析时证明并不特别。）我不相信用dup() 修复的预检查是值得的； run_child() 的编写者可以简单地规定所有三个文件描述符 0、1 和 2 都是打开的，因此所有子文件描述符参数都大于 2 并简单地继续 I/ O 重定向。当然，仍然需要关闭传递给函数的文件描述符。

【讨论】：