進程間通信——重定向、描述符表

在命令行運行程序時，可以用“>"運算符把標準輸出重定向到文件：

~/Desktop/Mc$ echo "hello world" > log.txt ~/Desktop/Mc$ tail -f log.txt hello world

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標準輸入、標準輸出、標準錯誤是三大默認數據流，除此之外還有其他形式的數據流，如文件連接和網絡連接也屬于數據流。數據流就是流動的數據，數據從一個進程流出，然后流入另一個進程。

重定向進程的輸出，相當于改變進程發送數據的方向。如上面的例子，原本標準輸出會把數據發送到屏幕，現在讓它把數據發送到文件。

進程含有它正在運行的程序，還有棧和堆空間。除此之外，進程還需要記錄數據流的連向，比如標準輸出連到了哪里。這些記錄記在哪里呢？答案就是描述符表。進程用文件描述符表示數據流，所謂的描述符其實就是一個數字。進程會把文件描述符和對應的數據流保存在描述符表中。

描述符表

描述符表的一列是文件描述符號，另一列是它們對應的數據流。雖然名字叫文件描述符，但它們不一定連接硬盤上的某個文件，也可能連接鍵盤、屏幕、文件指針、網絡。

描述符表的前三項是不會變的：0號標準輸入、1號標準輸出、2號標準錯誤。其他項要么為空，要么連接進程打開的數據流。比如程序在打開文件進行讀寫時，就會占用其中一項。描述符表的大小是從0到255號。

創建進程以后，標準輸入連接到鍵盤，標準輸出和標準錯誤連接到屏幕。它會保持這樣的連接，直到有人把它們重定向到了其他地方。

重定向就是替換數據流

標準輸入／輸出／錯誤在描述符表中的位置是固定的，但它們指向的數據流是可以改變的。例如想重定向標準輸出，只需要修改表中1號描述符對應的數據流就OK了。

所有向標準輸出發送數據的函數會先查看描述符表，看1號描述符指向哪條數據流，然后再把數據寫到這條數據流中，printf()函數就是這樣。

進程可以重定向自己

在命令行中可以用“>“和”<"運算符重定向程序。進程也能重定向它們自己，只需修改描述符表。只需要兩步就可以實現：

1.fileno()返回文件描述符號

每打開一個文件，操作系統都會在描述符表中新注冊一項。假設我們打開了log.txt文件：

FILE *my_file = fopen("log.txt","w");

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操作系統會打開log.txt文件，然后返回一個指向它的指針，操作系統還會遍歷描述符表找空項，把新文件注冊在其中。

int descriptor = fileno(my_file);

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在失敗時不返回-1的函數很少，fileno()就是其中之一。只要你把打開文件的文件指針傳給fileno()，它就一定會返回描述符編號。

2.dup2()復制數據流

每次打開文件都會使用描述符表中新的一項。但如果你想修改某個已經注冊過的數據流，比如讓1號文件描述符重新指向其他數據流，就可以用dup2()函數來實現，dup2()可以復制數據流，假設我們在3號文件描述符中注冊了log.txt文件指針，下面代碼就可以同時把文件指針連接到1號描述符：

dup2(3,1);

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雖然log.txt文件只有一個，與它相連的數據流也只有一個，但是數據流（FILE *）同時注冊在文件描述符1和3中。所以標準輸出都會被重定向到文件log.txt中。

我們看一個完整的實例：

#include #include #include #include int main(){ FILE *my_file = fopen("log.txt","w"); int descriptor = fileno(my_file); dup2(descriptor,1); printf("Hello world,I love you!\n"); return 0; }

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編譯運行：

~/Desktop/MyC$ gcc test4.c -o test4 ~/Desktop/MyC$ ./test4 ~/Desktop/MyC$ tail -f log.txt Hello world,I love you!

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用管道連接輸入與輸出，符號“｜”表示管道（pipe），它能連接一個進程的標準輸出與另一個進程的標準輸入。

如：

~/Desktop/MyC$ ls /usr/include | grep stdio stdio_ext.h stdio.h

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ls程序的標準輸出會連接到grep程序的標準輸入。

謝謝閱讀！

任務調度

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