一个文件描述符可以被复制多次吗？

Question

我找了好久都没找到问题的答案。

我正在尝试使用完全重定向在 C 中重现 shell。为此，我想在执行命令之前打开文件。

比如ls > file1 > file2，我用dup2(file1_fd, 1)和dup2(file2_fd, 1)然后执行ls来填充文件，但是好像标准输出只能打开一次，所以只有 file2 会被填充，因为它是最后一个被复制的。

有没有办法将标准输出重定向到多个文件？

有什么我想念的吗？谢谢！

Answer 1

Is there a way to redirect standard output to multiple files?

许多文件描述符不能成为一个文件描述符。您需要分别写入每个文件描述符。这就是 tee 实用程序为您所做的。

Answer 2

你问的是tee命令存在的确切原因（你可以看看它的源代码here）。

您不能多次使用 dup2() 复制文件描述符。正如您已经看到的，最后一个覆盖了之前的所有重复项。因此，您不能使用 dup2() 将程序的输出直接重定向到多个文件。

为此，您确实需要多个描述符，因此您必须打开这两个文件，使用 popen() 启动命令，然后从管道读取并写入这两个文件。

这里有一个非常简单的例子来说明如何做到这一点：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

#define N 4096

int main(int argc, const char *argv[]) {
    FILE *fp1, *fp2, *pipe;

    fp1 = fopen("out1.txt", "w");
    if (fp1 == NULL) {
        perror("fopen out1 failed");
        return 1;
    }

    fp2 = fopen("out2.txt", "w");
    if (fp2 == NULL) {
        perror("fopen out2 failed");
        return 1;
    }

    // Run `ls -l` just as an example.
    pipe = popen("ls -l", "r");

    if (pipe == NULL) {
        perror("popen failed");
        return 1;
    }

    size_t nread, nwrote;
    char buf[N];

    while ((nread = fread(buf, 1, N, pipe))) {
        nwrote = 0;
        while (nwrote < nread)
            nwrote += fwrite(buf + nwrote, 1, nread - nwrote, fp1);

        nwrote = 0;
        while (nwrote < nread)
            nwrote += fwrite(buf + nwrote, 1, nread - nwrote, fp2);
    }

    pclose(pipe);
    fclose(fp2);
    fclose(fp1);

    return 0;
}

上面的代码只是粗略估计整个事情是如何工作的，它没有检查 fread、fwrite 等的一些错误：你当然应该检查对于最终程序中的错误。

也很容易看出如何扩展它以支持任意数量的输出文件（只需使用 FILE * 的数组）。

Answer 3

标准输出与任何其他打开的文件没有什么不同，唯一的特点是它是文件描述符1（所以你的进程中只能有一个索引为1的文件描述符）你可以dup(2) 文件描述符 1 得到，比方说文件描述符 6。这就是 dup() 的任务，只是为了获得另一个文件描述符（具有不同的编号）而不是您用作源的文件描述符，但对于相同的源。复制的描述符允许您无差别地使用任何复制的描述符来输出，或更改打开标志，如 close on exec 标志或 non block 或 append 标志（不是所有的都是共享的，我不确定哪些可以在不影响其他人的情况下更改）。它们共享文件指针，因此您每次 write() 尝试任何文件描述符都会在其他文件描述符中更新。

但是重定向的想法不是那样的。 unix 中的约定是每个程序将从其父进程接收三个描述符already open。所以要使用分叉，首先你需要考虑如何写符号来表达一个程序将接收（已经打开）多个输出流（这样你就可以正确地重定向其中的任何一个，在调用程序之前) 这同样适用于加入流。在这里，问题更复杂，因为您需要表达数据流如何合并为一个，这使得合并问题依赖于问题。

File dup()ping 不是使文件描述符写入两个文件的方法...但相反，它是使 two 的方法引用同一个文件的不同文件描述符.

做你想做的事情的唯一方法是对你将要使用的每个文件描述符重复 write(2) 调用。

正如某些回答所评论的那样，tee(1) 命令允许您在管道中分叉数据流，但不能使用文件描述符，tee(1) 只是打开一个文件，而 write(2) 那里有所有的输入，除了 write(2)`ing 到 stdout 也。

shell 中没有分叉数据流的规定，因为没有规定在输入时加入（并行）数据流。我认为这是 Steve Bourne 的 shell 设计中一些被遗弃的想法，您可能会遇到同样的问题。

顺便说一句，研究一下使用通用dup2()运算符的可能性，即<n>&m>，但再次考虑，对于重定向程序，2>&3 2>&4 2>&5 2>&6 意味着您已经预先打开了 7 个文件描述符，0...6 其中 stderr 是描述符 3 到 6 的别名（因此写入任何这些描述符的任何数据都会出现在 stderr 中）或者您可以使用 2<file_a 3<file_b 4<file_c 表示您的程序将使用从 file_a 重定向的文件描述符 2 (stderr) 执行，并且文件描述符 3 和 4 已经从文件打开 file_b 和 file_c。可能，应该设计一些符号（现在在我看来并不容易，如何设计它）以允许在已启动的不同进程之间进行管道（使用 pipe(2) 系统调用）来做一些事情任务，但您需要构建一个通用图以实现通用性。

一个文件描述符可以被复制多次吗？

Can a file descriptor be duplicated multiple times?

c

unix

file-descriptor

system-calls