linux文件描述符和重定向的理解

1.1文件描述符分配规则

在进程的task_struct找到指针files，通过指针找到files_struct结构体对象，接着访问nd_array，找到数组内没有被分配&&最小的数组下标fd，会为新打开的文件建立一个struct file结构体对象（直接或间接包含文件属性），用新打开文件的属性初始化这一对象，接着把对象的地址填入nd_array[fd]

测试

我们看到关闭文件描述符1指向的文件，接着printf的内容都打印到了在之后第一个打开的文件log.txt（也就是文件描述符1分配给了log.txt），因为printf打印到stdout，stdout的FILE只认文件描述符1

输出重定向的做法，1.打开并清空文件（2.向文件写入）

下图测试是只打开并清空文件，log.txt被清空

上面👆的测试我们可以看到，把文件描述符0指向的文件关了，在之后打开新文件，文件描述符0被分配了新文件，有没有什么办法在文件打开之后，把别的文件描述符指定分配给文件呢？下面我们介绍dup2

1.2 dup2

系统调用会把task_struct中struct files_struct* files中的nd_array数组下标fd的数组元素拷贝到1下标的内容，所以nd_array[newfd]=nd_array[oldfd]

如果newfd非空，那dup2会首先关闭newfd指向的文件，释放指向的struct file

因为标准输入/输出/错误的FILE封装的fd分别是0,1，2，在调用库函数比如fgets从标准输入读，进行系统调用，只认文件描述符0，而nd_array[0]的内容是什么，是否发生改变，语言层是不知道的，重定向的本质就是把nd_array的内容改了，就可以实现重定向

1.3 自定义shell的重定向

自定义shell主要处理的还是字符串用户输入的字符串，处理干净之后，进行差错处理，让子进程来执行或者父进程本身来执行

而重定向，把输入的字符串比如"ls -a -l > log.txt"切割为三部分，1.命令 2.重定向方式 3.文件名filename 这样在子进程exec前把stdout或者stdin的文件描述符替换为文件filename的fd，输入/追加/输出的区别就是打开文件的选项不同

由上面操作可以看到，在进程替换后，之前进行的重定向依然有效，进程替换的是代码和数据，与打开的文件无关

理解一切皆文件

小试牛刀

Linux下两个进程可以同时打开同一个文件，这时如下描述错误的是（）
A.两个进程中分别产生生成两个独立的fd
B.两个进程可以任意对文件进行读写操作，操作系统并不保证写的原子性
C.进程可以通过系统调用对文件加锁，从而实现对文件内容的保护
D.任何一个进程删除该文件时，另外一个进程会立即出现读写失败
E.两个进程可以分别读取文件的不同部分而不会相互影响
F.一个进程对文件长度和内容的修改另外一个进程可以立即感知

以下关于标准输入输出错误的描述正确的是（）
A.在文件描述符中0表示标准输出，1表示标准错误，2表示标准输入
B.在文件描述符中0表示标准错误，1表示标准输出，2表示标准输入
C.在文件描述符中0表示标准输入，1表示标准输出，2表示标准错误
D.在文件描述符中0表示标准输出，1表示标准输入，2表示标准错误

以下描述正确的是（）
A.文件描述符和文件流指针没有任何关系
B.文件流指针结构中封装了文件描述符
C.通过open打开文件返回的FILE *fp可以直接使用read读取数据
D.通过open打开文件返回的FILE *fp可以直接使用fread读取数据

C/D linux的open系统调用返回的是文件描述符（是一个整数）

以下描述正确的是 [多选]（）
A.程序中打开文件所返回的文件描述符，本质上在PCB中是文件描述符表的下标
B.多个文件描述符可以通过dup2函数进行重定向后操作同一个文件
C.在进程中多次打开同一个文件返回的文件描述符是一致的
D.文件流指针就是struct _IO_FILE结构体，该结构体当中的int _fileno 保存的文件描述符，是一对一的关系

ABD

C选项测试如下

在bash中，在一条命令后加入"1>&2"意味着（）
A.标准输出重定向到标准错误输出
B.标准输入重定向到标准错误输出
C.标准输出重定向到标准输入
D.标准错误输出重定向到标准输入

1>&2，其中&2指向数字对应的文件描述符，如果是1>2，2也就是单独的数字表示文件名，echo 3>log.txt如果log.txt不存在，会新建

如果是1>3，3会被当做文件名，echo "测试" 1>3如果3不存在，会新建

bash中，需要将脚本demo.sh的标准输出和标准错误输出重定向至文件demo.log,以下哪些用法是正确的 [多选]（）
A.bash demo.sh &>demo.log
B.bash demo.sh >&demo.log
C.bash demo.sh >demo.log 2>&1
D.bash demo.sh 2>demo.log 1>demo.log

ABC

A/B 文件1 &> 文件2 和 文件1 >& 文件2 都是把文件1的stdout和stderr重定向到文件2

C demo.sh > demo.log是把文件demo.sh的标准输出重定向到文件demo.log，接着2>&1把demo.sh的标准错误重定向到标准输出

D 分前后两部分理解，demo.sh 2>demo.log，打开并清空文件demo.log（输出重定向的前置操作），将demo.sh的标准错误绑定到文件demo.log，接着打开并清空demo.log，将demo.log的标准输出绑定到demo.log，首先第二次打开的时候导致demo.sh的标准错误信息丢失，其次，把一个文件的标准输出重定向到文件自身的意义何在

以下对int dup2(int oldfd, int newfd);接口描述错误的是： [多选]（）
A.重定向后，oldfd和newfd都会操作oldfd所操作的文件
B.重定向后，oldfd和newfd都会操作newfd所操作的文件
C.重定向前，若newfd已经有打开的文件，则会关闭
D.重定向前，若oldfd已经有打开的文件，则会关闭

以下代码的功结果是
A.将hello bit打印到终端显示
B.将hello bit 写入到tmp.txt中
C.将hello bit 打印到终端显示并且写入tmp.txt文件中
D.既不打印，也没有写入到文件中

c 复制代码

 void func() {
 	int fd = open("./tmp.txt", O_RDWR|O_CREAT, 0664);
	if (fd < 0) {
	return -1;
	}
	dup2(fd, 1);
	printf("hello bit");
	return 0;
}

系统调用会把task_struct中struct files_struct* files中的nd_array数组下标fd的数组元素拷贝到1下标的内容，而printf是往stdout写的，FILE内部封装了fd，stdout标准输出对应的文件描述符是1，所以往stdout写就是往文件描述符1指向的文件写，现在1下标写的是tmp.txt对应的struct file结构体对象的地址，所以printf写到了tmp.txt