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文章目录
目录
一、重定向的本质问题
传统重定向的缺陷
二、dup2系统调用：完美解决方案
函数原型
核心功能
参数解析
三、dup2工作原理图解
四、基础应用：输出重定向
1. 标准输出重定向到文件
2. 标准错误重定向到文件
五、高级应用场景
1. 输入重定向
2. 管道重定向（父子进程通信）
3. 临时重定向与恢复
六、dup2 vs 传统重定向对比
七、扩展知识：dup与dup3
提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考
一、重定向的本质问题
传统重定向的缺陷
课件中展示的经典重定向方法：
close(1); // 关闭标准输出
int fd = open("log.txt", O_WRONLY|O_CREAT, 0644);
printf("This goes to file"); // 输出到文件存在三大问题：
-
竞态条件：关闭和打开之间可能有其他线程操作文件描述符
-
资源泄漏风险：可能意外关闭重要描述符
-
不可恢复：无法轻松恢复原始状态
二、dup2系统调用：完美解决方案
函数原型
#include <unistd.h>
int dup2(int oldfd, int newfd);核心功能
-
复制
oldfd文件描述符到newfd -
如果
newfd已打开，自动关闭它 -
原子操作：避免竞态条件
-
返回新的文件描述符（即
newfd）
参数解析
| 参数 | 含义 | 特殊说明 |
|---|---|---|
| oldfd | 源文件描述符（需保持打开） | 必须为有效打开的文件描述符 |
| newfd | 目标文件描述符（将被替换） | 若等于oldfd，直接返回newfd |
三、dup2工作原理图解
操作过程：
-
检查
oldfd有效性 -
若
newfd已打开，静默关闭它 -
复制
oldfd到newfd位置 -
返回
newfd（失败时返回-1）
四、基础应用：输出重定向
1. 标准输出重定向到文件
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>int main() {int file_fd = open("output.log", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC, 0644);if(file_fd < 0) {perror("open failed");return 1;}// 关键操作：重定向stdout到文件dup2(file_fd, STDOUT_FILENO);// 可安全关闭原文件描述符close(file_fd);// 所有标准输出将写入文件printf("This goes to output.log\n");fprintf(stdout, "This also goes to file\n");return 0;
}2. 标准错误重定向到文件
int err_fd = open("errors.log", O_WRONLY|O_CREAT|O_APPEND, 0644);
dup2(err_fd, STDERR_FILENO);
close(err_fd);fprintf(stderr, "Error message logged\n");五、高级应用场景
1. 输入重定向
int in_fd = open("input.dat", O_RDONLY);
if(in_fd < 0) {perror("open input failed");exit(1);
}dup2(in_fd, STDIN_FILENO);
close(in_fd);// 从文件读取而非键盘
char buf[1024];
fgets(buf, sizeof(buf), stdin);2. 管道重定向（父子进程通信）
int pipefd[2];
pipe(pipefd); // 创建管道pid_t pid = fork();
if(pid == 0) { // 子进程close(pipefd[0]); // 关闭读端dup2(pipefd[1], STDOUT_FILENO); // 重定向输出到管道close(pipefd[1]);execlp("ls", "ls", "-l", NULL);
} else { // 父进程close(pipefd[1]); // 关闭写端dup2(pipefd[0], STDIN_FILENO); // 重定向输入从管道close(pipefd[0]);char buffer[4096];while(fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin)) {// 处理ls输出}
}3. 临时重定向与恢复
// 保存原始stdout
int saved_stdout = dup(STDOUT_FILENO);// 临时重定向到文件
int tmp_fd = open("temp.out", O_WRONLY|O_CREAT, 0644);
dup2(tmp_fd, STDOUT_FILENO);
close(tmp_fd);printf("This is in temp file");// 恢复原始stdout
dup2(saved_stdout, STDOUT_FILENO);
close(saved_stdout);printf("Back to console output");六、dup2 vs 传统重定向对比
| 特性 | dup2实现 | 手动关闭/打开实现 |
|---|---|---|
| 原子性 | ✅ 单次系统调用 | ❌ 多个步骤 |
| 竞态条件 | ✅ 无风险 | ❌ 高风险 |
| 错误处理 | ✅ 简单（单次检查） | ❌ 需要多步骤检查 |
| 资源泄漏风险 | ✅ 自动关闭目标描述符 | ❌ 需手动管理 |
| 描述符保留 | ✅ 保留原描述符 | ❌ 需要额外处理 |
| 恢复原始状态 | ✅ 容易（配合dup） | ❌ 困难 |
七、扩展知识：dup与dup3
-
dup基础版本：int new_fd = dup(old_fd); // 自动分配最小可用fd -
dup3增强版：dup3(oldfd, newfd, O_CLOEXEC); // 带标志位的复制
dup2作为Linux系统编程的核心工具，完美解决了文件描述符重定向的各种痛点。掌握其原理和技巧，将使你的I/O操作更安全、更高效，为管道、守护进程等高级特性打下坚实基础。