dup 與 dup2 的作用
dup和dup2也是兩個非常有用的調用，它們的作用都是用來複制一個檔案的描述符。它們經常用來重定向程序的stdin、stdout和stderr。這兩個函數的原型如下所示：
#include
int dup( int oldfd );
int dup2( int oldfd, int targetfd )
利用函數dup，我們可以複制一個描述符。傳給該函數一個既有的描述符，它就會傳回一個新的描述符，這個新的描述符是傳給它的描述符的拷貝。這意味着，這兩個描述符共享同一個
[url=http://www.pcdog.com/special/1002/index.html]資料結構[/url]
。例如，如果我們對一個檔案描述符執行lseek操作，得到的第一個檔案的位置和第二個是一樣的。下面是用來說明dup函數使用方法的代碼片段：
int fd1, fd2;
...
fd2 = dup( fd1 );
需要注意的是，我們可以在調用fork之前建立一個描述符，這與調用dup建立描述符的效果是一樣的，子程序也同樣會收到一個複制出來的描述符。
dup2函數跟dup函數相似，但dup2函數允許調用者規定一個有效描述符和目标描述符的id。dup2函數成功傳回時，目标描述符（dup2函數的第
二個參數）将變成源描述符（dup2函數的第一個參數）的複制品，換句話說，兩個檔案描述符現在都指向同一個檔案，并且是函數第一個參數指向的檔案。下面
我們用一段代碼加以說明：
int oldfd;
oldfd = open("app_log", (O_RDWR | O_CREATE), 0644 );
dup2( oldfd, 1 );
close( oldfd );
本例中，我們打開了一個新檔案，稱為“app_log”，并收到一個檔案描述符，該描述符叫做fd1。我們調用dup2函數，參數為oldfd和1，這會
導緻用我們新打開的檔案描述符替換掉由1代表的檔案描述符（即stdout，因為标準輸出檔案的id為1）。任何寫到stdout的東西，現在都将改為寫
入名為“app_log”的檔案中。需要注意的是，dup2函數在複制了oldfd之後，會立即将其關閉，但不會關掉新近打開的檔案描述符，因為檔案描述
符1現在也指向它。
下面我們介紹一個更加深入的示例代碼。回憶一下本文前面講的指令行管道，在那裡，我們将ls –1指令的标準輸出作為标準輸入連接配接到wc –l指令。接下來，我們就用一個C程式來加以說明這個過程的實作。代碼如下面的示例代碼3所示。
在示例代碼3中，首先在第9行代碼中建立一個管道，然後将應用程式分成兩個程序：一個子程序（第13–16行）和一個父程序（第20–23行）。接下來，
在子程序中首先關閉stdout描述符（第13行），然後提供了ls
–1指令功能，不過它不是寫到stdout（第13行），而是寫到我們建立的管道的輸入端，這是通過dup函數來完成重定向的。在第14行，使用dup2
函數把stdout重定向到管道（pfds[1]）。之後，馬上關掉管道的輸入端。然後，使用execlp函數把子程序的映像替換為指令ls
–1的程序映像，一旦該指令執行，它的任何輸出都将發給管道的輸入端。
現在來研究一下管道的接收端。從代碼中可以看出，管道的接收端是由父程序來擔當的。首先關閉stdin描述符（第20行），因為我們不會從機器的鍵盤等标
準裝置檔案來接收資料的輸入，而是從其它程式的輸出中接收資料。然後，再一次用到dup2函數（第21行），讓stdin變成管道的輸出端，這是通過讓文
件描述符0（即正常的stdin）等于pfds[0]來實作的。關閉管道的stdout端（pfds[1]），因為在這裡用不到它。最後，使用
execlp函數把父程序的映像替換為指令wc -1的程序映像，指令wc -1把管道的内容作為它的輸入（第23行）。
示例代碼3：利用C實作指令的流水線操作的代碼
1: #include
2: #include
3: #include
4:
5: int main()
6: ...{
7: int pfds[2];
8:
9: if ( pipe(pfds) == 0 ) ...{
10:
11: if ( fork() == 0 ) ...{
12:
13: close(1);
14: dup2( pfds[1], 1 );
15: close( pfds[0] );
16: execlp( "ls", "ls", "-1", NULL );
17:
18: } else ...{
19:
20: close(0);
21: dup2( pfds[0], 0 );
22: close( pfds[1] );
23: execlp( "wc", "wc", "-l", NULL );
24:
25: }
26:
27: }
28:
29: return 0;
30: }
在該程式中，需要格外關注的是，我們的子程序把它的輸出重定向的管道的輸入，然後，父程序将它的輸入重定向到管道的輸出。這在實際的應用程式開發中是非常有用的一種技術。
1. 檔案描述符在核心中資料結構
在具體說dup/dup2之前， 我認為有必要先了解一下檔案描述符在核心中的形态。
一個程序在此存在期間，會有一些檔案被打開，進而會傳回一些檔案描述符，從shell
中運作一個程序，預設會有3個檔案描述符存在(0、１、2), 0與程序的标準輸入相關聯，
１與程序的标準輸出相關聯，2與程序的标準錯誤輸出相關聯，一個程序目前有哪些打開
的檔案描述符可以通過/proc/程序ID/fd目錄檢視。 下圖可以清楚的說明問題：
程序表項
————————————————
fd标志 檔案指針
_____________________
fd 0:|________|____________|------------> 檔案表
fd 1:|________|____________|
fd 2:|________|____________|
fd 3:|________|____________|
| ....... |
|_____________________|
圖１
檔案表中包含:檔案狀态标志、目前檔案偏移量、v節點指針，這些不是本文讨論的
重點，我們隻需要知道每個打開的檔案描述符(fd标志)在程序表中都有自己的檔案表
項，由檔案指針指向。
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：複制一個現存的檔案描述符。
#include
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，核心在程序中建立一個新的檔案描述符，此
描述符是目前可用檔案描述符的最小數值，這個檔案描述符指向oldfd所擁有的檔案表項。
程序表項
————————————————
fd标志 檔案指針
_____________________
fd 0:|________|____________| ______
fd 1:|________|____________|----------------> | |
fd 2:|________|____________| |檔案表|
fd 3:|________|____________|----------------> |______|
| ....... |
|_____________________|
圖2：調用dup後的示意圖
如圖2 所示，假如oldfd的值為1, 目前檔案描述符的最小值為3, 那麼新描述符3指向
描述符１所擁有的檔案表項。
dup2和dup的差別就是可以用newfd參數指定新描述符的數值，如果newfd已經打開，則
先将其關閉。如果newfd等于oldfd，則dup2傳回newfd, 而不關閉它。dup2函數傳回的新
檔案描述符同樣與參數oldfd共享同一檔案表項。
APUE用另外一個種方法說明了這個問題：
實際上，調用dup(oldfd)；
等效與
fcntl(oldfd, F_DUPFD, 0)
而調用dup2(oldfd, newfd)；
等效與
close(oldfd)；
fcntl(oldfd, F_DUPFD, newfd)；
3. CGI中dup2
寫過CGI程式的人都清楚，當浏覽器使用post方法送出表單資料時，CGI讀資料是從标準
輸入stdin, 寫資料是寫到标準輸出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程式使用dup2函數将STDOUT_FINLENO(這個
宏在unitstd.h定義，為１)這個檔案描述符重定向到了連接配接套接字。
dup2(connfd, STDOUT_FILENO)； ／*實際情況還涉及到了管道，不是本文的重點*/
如第一節所說， 一個程序預設的檔案描述符１(STDOUT_FILENO)是和标準輸出stdout相
關聯的，對于核心而言，所有打開的檔案都通過檔案描述符引用，而核心并不知道流的
存在(比如stdin、stdout)，是以printf函數輸出到stdout的資料最後都寫到了檔案描述
符１裡面。至于檔案描述符0、１、2與标準輸入、标準輸出、标準錯誤輸出相關聯，這
隻是shell以及很多應用程式的慣例，而與核心無關。
用下面的流圖可以說明問題:(ps: 雖然不是流圖關系，但是還是有助于了解)
printf －> stdout －> STDOUT_FILENO(1) －> 終端(tty)
printf最後的輸出到了終端裝置，檔案描述符１指向目前的終端可以這麼了解：
STDOUT_FILENO = open("/dev/tty", O_RDWR);
使用dup2之後STDOUT_FILENO不再指向終端裝置， 而是指向connfd, 是以printf的
輸出最後寫到了connfd。是不是很優美？:)
4. 如何在CGI程式的fork子程序中還原STDOUT_FILENO
如果你能看到這裡，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。是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程式
中調用背景腳本執行，而這些腳本中難免會有一些輸入輸出， 我們知道fork之後，
子程序繼承了父程序的所有檔案描述符，是以這些腳本的輸入輸出并不會如我們願
輸出到終端裝置，而是和connfd想關聯了，這個顯然會擾亂網頁的輸出。那麼如何
恢複STDOUT_FILENO和終端關聯呢？
方法１：在dup2之前儲存原有的檔案描述符，然後恢複。
代碼實作如下：
savefd = dup(STDOUT_FILENO); ／*savefd此時指向終端*/
dup2(connfd, STDOUT_FILENO); /*STDOUT_FILENO(1) 被重新指向connfd*/
..... /*處理一些事情*/
dup2(savefd, STDOUT_FILENO); /*STDOUT_FILENO(1) 恢複指向savefd*/
很遺憾CGI程式無法使用這種方法， 因為dup2這些不是在CGI程式中完成的，而是在
web server中實作的，修改web server并不是個好主意。
方法2: 追本溯源，打開目前終端恢複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， 代碼實作如下：
ttyfd = open("/dev/tty", O_RDWR);
dup2(ttyfd, STDOUT_FILENO);
close(ttyfd);
/dev/tty是程式運作所在的終端， 這個應該通過一種方法獲得。實踐證明這種方法
是可行的，但是我總感覺有些不妥，不知道為什麼，可能一些潛在的問題還沒出現。
目前我就想到這兩種方法， 不知道你有什麼好的想法？ 有的話希望告訴我:)
![D. Ehab the Xorcist(構造+思維)[圖]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACwAAAAAAQABAAACAkQBADs=)