file redirection

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    在linux紛繁復(fù)雜的內(nèi)核代碼中，sys_dup()的代碼也許稱得上是最簡(jiǎn)單的之一了，但是就是這么一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)調(diào)用，卻成就了unix/linux系統(tǒng)最著名的一個(gè)特性：輸入/輸出重定向
    sys_dup()的主要工作就是用來(lái)“復(fù)制”一個(gè)打開(kāi)的文件號(hào)，使兩個(gè)文件號(hào)都指向同一個(gè)文件。既然說(shuō)簡(jiǎn)單，我們就首先來(lái)看一下它的代碼（定義在fs/fcntl.c中）：
187  asmlinkage long sys_dup(unsigned int fildes)
188  {
189      int ret = -EBADF;
190      struct file * file = fget(fildes);
191  
192      if (file)
193          ret = dupfd(file, 0);
194      return ret;
195  }
而sys_dup()的主體是dupfd()（定義在同一個(gè)文件中）：
116  static int dupfd(struct file *file, int start)
117  {
118      struct files_struct * files = current->files;
119      int ret;
120  
121      ret = locate_fd(files, file, start);
122      if (ret file_lock);
129      fput(file);
130      return ret;
131  }
    而這么一個(gè)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)調(diào)用是如何完成重定向這個(gè)艱巨的任務(wù)的呢？我們不妨先看個(gè)例子。
   
當(dāng)我們?cè)趕hell下輸入如下命令：“echo
hello!”，這條命令要求shell進(jìn)程執(zhí)行一個(gè)可執(zhí)行文件echo，參數(shù)為“hello!”。當(dāng)shell接收到命令之后，先找到
bin/echo，然后fork()出一個(gè)子進(jìn)程讓他執(zhí)行bin/echo，并將參數(shù)傳遞給它，而這個(gè)進(jìn)程從shell繼承了三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)文件，即標(biāo)準(zhǔn)輸入
（stdin），標(biāo)準(zhǔn)輸出（stdout）和標(biāo)準(zhǔn)出錯(cuò)信息（stderr），他們?nèi)齻�(gè)的文件號(hào)分別為0、1、2。而至于echo進(jìn)程的工作很簡(jiǎn)單，就是將
參數(shù)“hello!”寫(xiě)道標(biāo)準(zhǔn)輸出文件中去，通常都是我們的顯示器上。但是如果我們將命令改成“echo hello! >
foo”，則在執(zhí)行時(shí)輸出將會(huì)被重定向到磁盤(pán)文件foo中。我們假定在此之前該shell進(jìn)程只有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)文件打開(kāi)，文件號(hào)分別為0、1、2，以上命令行
將按如下序列執(zhí)行：
    (1) 打開(kāi)或創(chuàng)建磁盤(pán)文件foo，如果foo中原來(lái)有內(nèi)容，則清除原來(lái)內(nèi)容，其文件號(hào)為3。
    (2) 通過(guò)dup()復(fù)制文件stdout，即將文件號(hào)1出的file結(jié)構(gòu)指針復(fù)制到文件號(hào)4處，目的是將stdout的file指針暫時(shí)保存一下
    (3) 關(guān)閉stdout，即1號(hào)文件，但是由于4號(hào)文件對(duì)stdout也同時(shí)有個(gè)引用，所以stdout文件并未真正關(guān)閉，只是騰出1號(hào)文件號(hào)位置。
    (4) 通過(guò)dup()，復(fù)制3號(hào)文件（即磁盤(pán)文件foo），由于1號(hào)文件關(guān)閉，其位置空缺，故3號(hào)文件被復(fù)制到1號(hào)，即進(jìn)程中原來(lái)指向stdout的指針指向了foo。
   
(5)
通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用fork()和exec()創(chuàng)建子進(jìn)程并執(zhí)行echo，子進(jìn)程在執(zhí)行echo前夕關(guān)閉3號(hào)和4號(hào)文件，只留下0、1、2三個(gè)文件，請(qǐng)注意，這
時(shí)的1號(hào)文件已經(jīng)不是stdout而是磁盤(pán)文件foo了。當(dāng)echo想向stdout文件寫(xiě)入“hello!”時(shí)自然就寫(xiě)入到了foo中。
    (6) 回到shell后，關(guān)閉指向foo的1號(hào)與3號(hào)文件文件，再用dup()和close()將2號(hào)恢復(fù)至stdout，這樣shell就恢復(fù)了0、1、2三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出文件。
   
由此可見(jiàn)，當(dāng)echo程序（或其他）在運(yùn)行的時(shí)候并不知道stdout（對(duì)于stdin和stderr同樣）指向什么，進(jìn)程與實(shí)際輸出文件或設(shè)備的結(jié)合是
在運(yùn)行時(shí)由其父進(jìn)程“包辦”的。這樣就簡(jiǎn)化了子進(jìn)程的程序設(shè)計(jì)，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)時(shí)只要跟三個(gè)邏輯上存在的文件打交道就可以了。可能有人會(huì)覺(jué)得這很像面向?qū)ο笾?br /> 的多態(tài)和重載，沒(méi)有什么新奇之處，但是如果你活在30甚至40年前，可能你會(huì)改變你的看法。
               
               
               

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