IO重定向

• 大多数的程序不接收输出文件名
  • 一般情况下将结果写到文件描述符1，并将错误消息写到文件描述符2。
• 如果希望将进程的输出写到文件或另一个进程的输入去，就必须重定向相应的文件描述符。

概念

1.Unix进程使用文件描述符0，1，2作为标准输入、输入和错误的通道
2.当进程请求一个新的文件描述符时，系统内核将最低可用的文件描述符赋给它。

3个标准文件描述符

所有Unix都使用三种流的模型。
此模型通过一个简单的规则来实现。
三种流的每一种都是一个特别的文件描述符。
所有的Unix工具都使用文件描述符0，1，2

• 标准文件描述符
  0: stdin
1: stdout
2: stderr

“最低可用文件描述符”原则

• 文件描述符的概念：是一个数据的索引号。
• 每个进程都有其打开的一组文件，这些打开的文件被保持在一个数组中。
• 文件描述符即为某文件在些数组中的索引。

“最低可用文件描述符”原则：
当打开文件时，为此文件安排的描述符总是此数组中最低可用位置的索引。

默认的连接：tty

• 通常通过shell命令运行Unix系统工具时，stdin、stdout和stderr已连接在终端上。
  因此系统工具从键盘读取数据并把输出和错误消息写到屏幕。
  大部分的Unix工作处理从文件或标准输入读入的数据。
  如果在命令行上给出了文件名，工具将从文件读取数据。若无文件名，程序则从标准输入读取数据。

shell并不将重定向标记和文件名传递给程序，即重定向I/O的是shell而不是程序
重定向可以出现在命令行中的任何地方，并且在重定向标识符周围并不需要空格来区分
shell提供对重定向其他文件描述符的支持。
如： 2>file2，即重定向文件描述符2，将标准错误输出到给定的文件中

使用close then open将stdin定向到文件

• 开始时，系统采用典型设置

  • 输入的数据流经过文件描述符0，输出流经过文件描述符1和2
  • 

• 第一步：close(0)，将标准输入的连接挂断。
  文件描述符数组中的第一个元素处于空闲状态。

  • 

• 第二步，使用open（filename, O_RDONLY）打开一个想连接到stdin上的文件。

  • 当前最低可用文件描述符为0，因此打开的文件将被连接到标准输入上去
  • 

• 示例代码:

main()
{
    int fd ;
    char    line[100];
    fgets( line, 100, stdin ); printf("%s", line );
    fgets( line, 100, stdin ); printf("%s", line );

    close(0);
    fd = open("/etc/passwd", O_RDONLY);
    if ( fd != 0 ){
        fprintf(stderr,"Could not open data as fd 0\n");
        exit(1);
    }

    fgets( line, 100, stdin ); printf("%s", line );
    fgets( line, 100, stdin ); printf("%s", line );
}

stdinredir1从标准输入读取并打印了三行字符串
接着重定向标准输入
之后从重定向的标准输入中读取并打印了三行字符串

使用open…close…dup…close将stdin定向到文件

• 第一步：open(file)

  • 打开stdin将要重定向的文件。这个调用返回一个文件描述符，这个文件描述符不是0
  • 

• 第二步：close(0)

  • 将文件描述符0关闭
  • 

• 第三步：dup(fd)

  • 系统调用dup(fd)对文件描述符fd进行复制。此次复制使用最低可用文件描述符号。
  • 

• 第四步：close(fd)

  • 关闭文件的初始连接，只留下文件描述符0的连接。
  • 

• 示例代码

#include    <stdio.h>
#include    <fcntl.h>

main()
{
    int fd ;
    int newfd;
    char    line[100];

    fgets( line, 100, stdin ); printf("%s", line );
    fgets( line, 100, stdin ); printf("%s", line );
    fd = open("/etc/passwd", O_RDONLY);   
    close(0);
    newfd = dup(fd); 
    if ( newfd != 0 ){
        fprintf(stderr,"Could not duplicate fd to 0\n");
        exit(1);
    }
    close(fd);      
    
    fgets( line, 100, stdin ); printf("%s", line );
    fgets( line, 100, stdin ); printf("%s", line );
}

使用open…dup2…close将stdin重定向到文件

• 将 close(0)和dup(fd)结合在一起作为一个单独的系统调用dup2。
  dup2(old, new)将文件描述符old复制到文件描述符new。

  close(0); newfd = dup(fd);
  替换为
  newfd = dup2(fd,0); 即可。

课上实验

• 使用dup或dup2，结合open/read/write/lseek实现标准输入或标准输出重定向

标准输入流重定向：我们将默认从终端的输入流改为从文件读取的输入流。
代码如下:

#include    <stdio.h>
#include    <fcntl.h>
#include 	<stdlib.h>
main()
{
    int fd ;
    int newfd;
    char    line[100];
    fgets( line, 100, stdin ); printf("%s", line );
    fgets( line, 100, stdin ); printf("%s", line );
 	fd = open("/etc/passwd", O_RDONLY);   
    close(0);
    newfd = dup(fd); 
    if ( newfd != 0 ){
        fprintf(stderr,"Could not duplicate fd to 0\n");
        exit(1);
    }
    close(fd);      
    fgets( line, 100, stdin ); printf("%s", line );
    fgets( line, 100, stdin ); printf("%s", line );
}

标准输出流重定向：将默认标准输出流改为某个文件
代码如下：

#include <stdio.h> 
#include <fcntl.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <string.h>                                                                                                        
main()                                                                                                                      
{                                                                                                                           
    int fd ;                                                                                                                
    int newfd;                                                                                                              
        fd = open("abc.txt", O_WRONLY|O_CREAT|O_TRUNC,0644);                                                                
    close(1);                                                                                                               
    newfd = dup(fd);                                                                                                        
    if ( newfd != 1 ){                                                                                                      
        fprintf(stderr,"Could not duplicate fd to 1\n");                                                                    
        exit(1);                                                                                                            
    }                                                                                                                       
    close(fd);                                                                                                              
    char  line[]="我是标准输出，默认输出到终端，但我被重定向了，将被打印在重定向的位置";                                    
    write(1,line,strlen(line));                                                                                             
    close(newfd);                                                                                                           
}   

• 分析：

  标准输出流卡了我很久，因为我每次重定向后abc.txt文件内容后面都会有一段乱码，像内存泄露一样乱码出现在abc.txt文件中，可当我将open的模式由O_WRONLY改为O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC时，才能达到理想实验结果。总之使用 open(“abc.txt”, O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644) 更为全面，既能确保文件不存在时创建它，又能确保在打开时清空文件内容，还可以设置新创建文件的权限。

结果如下：