linux 输入输出流和文件描述符浅析

时间：2015-08-09 17:17:59 阅读：205 评论：0 收藏：0 [点我收藏+]

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File descriptors 是一个整数表内存管理的对象，该对象可以由进程进行读写。
一个进程可以获取File descriptors通过打开文件目录或者设备，通过创建管道
或者复制一个已经存在的descriptors，
文件描述符将文件管道设备都抽象化为一样的东西，都像字节流.文件描述符作为索引映射到
进程表中。每一个进程都有文件描述符的私有化控件，从0开始。进程读取文件文件描述符为0
写入文件描述符为1 写错误信息到文件标识符为2.

           while((fd = open("console", O_RDWR)) >= 0){
8508            if(fd >= 3){
8509                    close(fd);
8510                    break;
8511                }
8512        }
上面代码说明 shell对于控制台总是要保证文件描述符的三种情况
（0标准输入 1标准输出，2标准错误流）都同时打开.

read函数从文件中读取字节
write函数向文件中写入字节
read(fd, buf, n) 从fd标识的文件中，读取n个字节存入到buf缓冲区中去
返回读取字节数量。read函数会持续从文件中读取字节，当读到文件末尾返回0 标识文件
读取结束。
write(fd, buf, n)从缓冲区读n个字节写入到fd标识的文件中，返回写入的字节数n，
比n少，就会有错误发生。

下面代码:从标准输入流读取字节写入到标准输出流
char buf[512];
int n;
for(;;){
   n = read(0, buf, sizeof buf);//0表示输入流从fd=0的文件中读取sizeof buf个字节存入缓冲区中
   if(n == 0)//n =0 读取字节失败
       break;
   if(n < 0){//发生错误
       fprintf(2, "read error\n");
       exit();
   }
   if(write(1, buf, n) != n){//将buf缓冲区的数据前n个字节读入1 标准输出流中
       fprintf(2, "write error\n");//如果写入的返回值和n不等则写入文件失败
       exit();
   }
}

Here is a simplified version of the code a shell runs for the
command cat <input.txt:

   char *argv[2];
   argv[0] = "cat";
   argv[1] = 0;
   if(fork() == 0) {
       close(0);
       open("input.txt", O_RDONLY);
       exec("cat", argv);
   }
   子进程close(0) 将文件为0的fd收回，这样open函数保证"input.txt"返回的fd为0 是最小的。
   此时 exec函数让cat函数从input.txt 读取 fd=0标识标准输入流也就是从文件读取字节
   流到内存中去。
   重定向代码如下:
           struct redircmd {
8376        int type;
8377        struct cmd *cmd;
8378       char *file;
8379        char *efile;
8380        int mode;
8381        int fd;
8382        };
//下面代码在runcmd函数中
8430 case REDIR:
8431      rcmd = (struct redircmd*)cmd;
8432        close(rcmd->fd);//关闭当前文件描述符
8433        if(open(rcmd->file, rcmd->mode) < 0){//打开新的文件描述符打开失败返回小于0的数
8434            printf(2, "open %s failed\n", rcmd->file);
8435            exit();
8436        }
8437        runcmd(rcmd->cmd);//继续调用本函数开始重新判断
8438        break;


       对于shell执行脚本命令的主循环关键代码如下
           if(fork1() == 0)
8525        runcmd(parsecmd(buf));//之所以这里运用runcmd 而不是直接调用exec函数来执行
8526       wait();                           //为了应付各种情况的发生。
8527        }
8528    exit();
8529

父子进程中可以共享文件偏移量的如下面代码
if(fork() == 0) {
       write(1, "hello ", 6);
       exit();
} else {
       wait();
       write(1, "world\n", 6);
}
子进程将"hello "6个字节的字符串写入到标准输出流，退出
父进程开始运行时候直接进入等待状态，等到hello 写完以后子进程退出后。
它开始将world 写入到标准输出流中去。最后打印出来为hello world
说明父子进程公用一个文件描述符的偏移量。
类似的命令有(echo hello; echo world)>output.txt.

dup函数复制一个fd 并且返回的新的fd，和原来的fd公用一个文件偏移量。
例如下面代码也会输出hello world!
fd = dup(1);
write(1, "hello ", 6);
write(fd, "world\n", 6);

进程之间的文件描述符，或者通过dup函数创建的文件描述符，都公用一个文件偏移量。
或者也可以说明代表一个特定的文件流。只有这两种情况，调用open函数打开同一个文件
返回的两个fd不会公用一个文件偏移量的。

Dup allows shells
to implement commands like this: ls existing-file non-existing-file > tmp1
2>&1. The 2>&1 tells the shell to give the command a file descriptor 2 that
is a duplicate of descriptor 1.
Both the name of the existing file and the error message for the
non-existing file will show up in the file tmp1. The xv6 shell doesn’t support
I/O redirection for the error file descriptor, but now you know how to implement it.

2>&1命令表示文件描述符2 是文件描述符1调用dup(1)的返回值。这样就会把existing-file non-existing-file
写入到同一个文件temp中去了。错误流不支持重定向现在通过dup就可以实现它了。

linux 输入输出流和文件描述符浅析

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原文地址：http://blog.csdn.net/gaoanchen/article/details/47376547

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