【Linux基础IO】文件描述符分配规则 重定向
目录
前言
1. 文件fd分配规则
2. 重定向
2.1 输入重定向&输出重定向
2.2 Linux指令中的重定向
2.3 重定向中的标准输出与标准错误
总结
前言
接上文，了解完了文件，本文就来聊一聊文件描述符的分配规则，以及使用方法（重定向）；
1. 文件fd分配规则
文件标识符为0、1、2的文件默认打开，read读取 stdin 文件的数据(读到buffer里)，write 向 stdout中写数据；
- 标准输入:stdin(键盘) 0
- 标准输出:stdout(显示器) 1
- 标准错误:stderr(显示器) 2
比如下面的代码：
char buffer[1024];
ssize_t s = read(0,buffer,1024);//打开了标准输入
if(s > 0)
{
buffer[s] = 0;
write(1,buffer,strlen(buffer))
// printf("echo# %s\n",buffer);
}使用示例中，没有打开0、1标识符的文件，却可以直接使用 由此也证明:0、1、2被默认打开；
如果关闭0或者2号文件，那么打开指定文件时，文件的fd就是0或者2; 验证代码如下：
close(2)
int fd = open(FILE_NAME,O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC,0666);
if(fd < 0)
{
perror("open");
return 1;
}
printf("fd:%d\n" fd);
close(fd);由此我们可以推断出fd的分配规则:
- 进程启动时默认打开0、1、2，可以直接使用0、1、2进行数据访问
- 从上到下进行扫描，没有被使用的数据位置，分配给指定的打开文件
2. 重定向
重定向的本质，其实就是修改特定文件fd的下标内容；也就是说上层的fd不变，底层fd指向内容在改变；
2.1 输入重定向&输出重定向
close(1);
int fd = open(FILE_NAME,O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC,0666).
if(fd < 0)
{
perror("open");
return 1;
}
printf("fd:%d\n" fd);
printf("stdout->fd:%d\n",stdout->_fileno);
fflush(stdout);
close(fd);上述的例子中，原本要在显示器上输出的内容，输出到了log.txt文件中;
fflush的作用:刷新缓冲区;之前提到在C语言库里边会提供一个缓冲区，如果没有fflush刷新缓冲区，数据就没办法从缓冲区写到文件当中，后续会进行详细解释;
程序逻辑图：
示例中，修改了 1 位置的文件，把原本的stdout换成了log.txt；而 printf 中的 stdout (结构体)中有一个fileno=1 ; 操作系统只认文件描述符(fileno)，fileno位置的文件是谁就打开谁; 所以原本在显示器上输出的内容就修改成了打开 log.txt 进行写入 这个过程也就是重定向；
是否存在更直接的方法来达到重定向或者说，有没有一个接口进行文件描述符级别的拷贝?
如下图：
有的他就是dup接口，dup2可以做到数组内容的拷贝；
dup接口是拷贝原有的文件描述对象地址到新的位置并返回下标（文件描述符），内部可以理解为采用了引用计数；
dup2将指定文件描述符对应的内容拷贝到指定位置；
注意：文件描述符表中放的文件描述对象的地址；
拷贝过去后，两个位置的文件描述对象地址都是 log.txt，调用时如果其中个对文件进行了关闭，这种情况怎么解决?
Linux中的解决方法是引用计数，统计有几个指针指向了文件描述对象 : atomic_long_t、f_count；
将屏幕中输出的内容输出到文件中示例代码：
int main()
{
int fd = open(FILE_NAME,O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
if(fd < 0)
{
perror("open");
return 1;
}
dup2(fd,1);
//close(fd) // 关闭不需要的文件描述符
printf("hello printf!\n");
fprintf(stdout,"hello fprintf!\n")
return 0;
} 这里需要注意的点：文件描述符的重定向仅对当前进程有效，下次启动操作系统会自动将标准输出（即文件描述符 1）恢复为默认的终端输出；
提示：fprintf 接口的作用是将格式化数据输出到指定的 文件流；
建议：
在这个代码中，将文件描述符 fd 重定向到标准输出 1 后，1 和 fd 都指向了同一个文件，所以选择关闭其中任何一个文件描述符都可以，因为它们共享同一个文件对象；在这种情况下，建议关闭 fd，因为 1 是标准输出的文件描述符，一般情况下不推荐关闭它，特别是在程序后续可能需要标准输出的情况下；
输入重定向也是类似，可以类比一下：
int fd = open(FILE_NAME,O_RDONLY);
if(fd < 0)
{
perror("open");
return 1;
}
dup2(fd,0);//输入重定向
char buffer[1024];
fread(buffer,1,1024,stdin);
printf("%s\n",buffer);
close(fd);
2.2 Linux指令中的重定向
Linux中的重定向怎么用的?
重定向功能其实就是我们以前用的<（输入重定向）、>（输出重定向）、>>（追加重定向）;
它们和我们现在了解的不一样啊，它是怎么实现的?
把ls-al输出的内容重定向到log.txt中，这些其实都是bash帮我做的，把“s-al>log.txt”这个字符串进行分割判断，后半部分log.txt 是文件名，中间的符号>是重定向的操作方式，ls -a是重定向的内容;有了这些我们就可以通过程序来实现重定向；
2.3 重定向中的标准输出与标准错误
看下面这个代码：
int main()
{
fprintf(stdout, "hello stdout\n");
fprintf(stderr, "hello stderr\n");
return 0;
}执行结果：
myfile执行结果一条数据输出到了 log.txt 中，一条数据并没有输出到log.txt中，而是输出到了显示器中；这是为什么？
>为输出重定向，bash会修改1号位置的文件描述对象地址，而2号位置的stderr也是显示器，并不受影响，输出重定向并不影响标准错误
如果想要同时将stdout和stderr都重定向输出到log.txt文件中怎么操作?
解释：
- 前半部分:将myfile执行结果输出重定向到log.txt，
- 后半部分:标准错误的输出重定向，怎么重定向? 将1(标准输出)位置文件描述对象地址，放到2号位置一份；
通过上述的示例我们可以发现 stdout 和 stderr 它们完全不一样，虽然都可以显示到显示器上；
C语言中的 printf 和 perror；C++中的 cout 和 cerr 一个是写入到标准输出，一个是写到标准错误;
使用技巧：
我们可以通过指令间两个输出进行分离，分别写入到不同的文件中：
以上便是本文的全部内容，希望对你有所帮助，最后感谢阅读！