我在使用bash的時候通常會利用它的自動補全功能來看看檔案夾下的内容（連按兩下 Tab
ls
指令來确定了。
但是最近我在檢視目前shell（bash）的檔案描述符時時卻碰見一個“怪事”，當我用bash的自動補全功能檢視時，顯示為有0, 1, 2, 255, 3這五個檔案：
ls
這是為什麼呢？
其實原因很簡單，自動補全功能是bash内置的一個功能，而
ls
ls
也是一樣。但是5736這個PID是bash的，是以我們用ls的時候看不到3而用bash的自動補全功能看得到。
為了證明一下這個的想法，上網查了一下相關資料，了解到bash自動補全功能本身就是一個用shell語言寫的腳本，其配置在
/etc/bash_completion
complete
complete -F _known_hosts xvncviewer
xvncviewer
Tab
_known_hosts
skx@lappy:~$ xvncviewer s[TAB]
savannah.gnu.org ssh.tardis.ed.ac.uk
scratchy steve.org.uk
security.debian.org security-master.debian.org
sun
skx@lappy:~$ xvncviewer sc[TAB]
我們進入
/etc/bash_completion
檔案，查找剛剛使用的
ls
指令，看看它的自動補全是什麼配置的：
complete -F _longopt a2ps awk base64 bash bc bison cat colordiff cp csplit \
cut date df diff dir du enscript env expand fmt fold gperf \
grep grub head indent irb ld ldd less ln ls m4 md5sum mkdir mkfifo mknod \
mv netstat nl nm objcopy objdump od paste pr ptx readelf rm rmdir \
sed seq sha{,1,224,256,384,512}sum shar sort split strip sum tac tail tee \
texindex touch tr uname unexpand uniq units vdir wc who
可以看到，其調用的是
_longopt
這個内置函數，繼續定位：
_longopt()
{
local cur prev words cword split
_init_completion -s || return
case "${prev,,}" in
--help|--usage|--version)
return 0
;;
--*dir*)
_filedir -d
return 0
;;
--*file*|--*path*)
_filedir
return 0
;;
--+([-a-z0-9_]))
local argtype=$( $1 --help 2>&1 | sed -ne \
"s|.*$prev\[\{0,1\}=[<[]\{0,1\}\([-A-Za-z0-9_]\{1,\}\).*|\1|p" )
case ${argtype,,} in
*dir*)
_filedir -d
return 0
;;
#......省略
可以看到
_longopt
會調用
_filedir
這個函數：
_filedir()
{
local i IFS=$'\n' xspec
_tilde "$cur" || return 0
local -a toks
local quoted x tmp
_quote_readline_by_ref "$cur" quoted
x=$( compgen -d -- "$quoted" ) &&
while read -r tmp; do
toks+=( "$tmp" )
done <<< "$x"
if [[ "$1" != -d ]]; then
# Munge xspec to contain uppercase version too
# http://thread.gmane.org/gmane.comp.shells.bash.bugs/15294/focus=15306
xspec=${1:+"!*.@($1|${1^^})"}
x=$( compgen -f -X "$xspec" -- $quoted ) &&
while read -r tmp; do
toks+=( "$tmp" )
done <<< "$x"
fi
# If the filter failed to produce anything, try without it if configured to
[[ -n ${COMP_FILEDIR_FALLBACK:-} && \
-n "$1" && "$1" != -d && ${#toks[@]} -lt 1 ]] && \
x=$( compgen -f -- $quoted ) &&
#......省略
可以看到該函數使用了
compgen
這個内置指令來擷取檔案夾下的檔案名（-f = "filename"），例如：
我們使用
strace
來追蹤這個内置指令的系統調用，特别是傳回檔案描述符的系統調用
open
：
通過對比可以看到
compgen
調用
open
打開了這個檔案夾，而且得到了檔案描述符3（前面的open都調用了
close
删除了它們得到的檔案描述符3）。
如果将
compgen
換成
ls
對比可以看出，
compgen
隻有一個
execve
，即
compgen
是在bash程序中執行的，但
ls
有兩個，第二個說明了它是作為bash的子程序運作的， 證明了我們之前的想法。
如果感興趣的話可以看看
ls
的源碼，其中使用到了
readdir
opendir
這兩個庫函數（GNU coreutils-8.29）
綜上，我們可以用兩個圖來總結。
自動補全：
Process: Bash
+-----------------------------+
| |
| 0,1,2,255 0,1,2,3,255|
| Tab->compgen->open |
| |
+-----------------------------+
ls
指令：
Process: Bash
+-----------------------------+
| |
| 0,1,2,255 |
| ls |
| + |
+-----------------------------+
|
|
| Child Process: ls
+------+----------------------+
| |
|0,1,2 0,1,2,3 |
| opendir->open |
+-----------------------------+
另外，如果我們将操作應用于
/proc/self/
檔案夾也會得到一些有意思的結果：
第一行我們已經講明白了，但是第二行和第三行怎麼解釋呢？
在
man 5 proc
下對這個檔案夾的解釋是這樣的：
/proc/self
This directory refers to the process accessing the /proc
filesystem, and is identical to the /proc directory named by the
process ID of the same process.
也就是說，
/proc/self/
反應的是目前通路檔案的程序的狀态資料 ，是以我們用
ls /proc/self/fd/
實際上是
ls /proc/${PID of ls}/fd/
，而
ls
會打開這個檔案夾（同時獲得3這個檔案描述符），是以就會看到0,1,2,3這個四個檔案了。但如果我們直接
ls /proc/self/fd/3
，這個時候
ls
的程序還沒有獲得3這個描述符，就嘗試去打開3這個不存在的檔案，是以就報錯了。在CentOS的文檔中提到了這個檔案夾的作用：
The /proc/self/ directory is a link to the currently running process. This allows a process to look at itself without having to know its process ID.
另外提一下bash程序中的255檔案描述符，這個是bash獨有的一個小“trick”，其對應的檔案是一個終端裝置：
這次碰到的問題抽象點說就是擷取資訊的手段本身會影響資訊，這樣的問題在很多地方都有展現，簡單的例如用
ps aux | wc
通過行數來擷取程序數，但
ps aux
本身在運作的時候就會形成一個程序，以後需要注意;)
參考：
- An introduction to bash completion
- What is the use of file descriptor 255 in bash process
- Coreutils - GNU core utilities