UNIX文件描述符重用

Question

虽然我对UNIX相当熟悉，并且已经在上面编程了很长时间，但我不习惯文件操作。

我知道0/1/2文件描述符是标准的输入、输出和错误。我知道每当一个进程打开一个文件时，它会被赋予一个最小值尚未使用的描述符 - 我也了解一些关于使用dup/dup2的内容。

但是关于进程之间的文件描述符我感到困惑。每个进程是否都有自己的0/1/2描述符用于输入/输出/错误，还是这3个描述符在所有进程之间共享？如果你在3个不同的shell中运行3个程序，它们如何只获取各自程序的输出，而不是其他程序的输出呢？

如果两个程序在启动后打开myfile.txt，它们是否都使用文件描述符#3，或者第二个程序是否会使用#4，因为#3已经被占用了？

我知道我以几种方式问了同样的问题，但我只是想清楚明白。细节越多越好 :) 我在编程时从来没有遇到过这些问题，但我正在阅读一本UNIX书籍以了解更多信息，突然意识到这让我很困惑，以前从未仔细思考过。

- John Humphreys

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如果您在发布时添加一个“c”语言标签，您将获得更好的评论。我认为我已经看到这个问题被讨论了很多次，所以请搜索“[c] stdout dup descriptors”。祝你好运。 - shellter

谢谢，我已经添加了标签 - 我也会尝试查看其他问题的 :) - John Humphreys

Answer 1

每个文件描述符都是进程本地的。但是，一些文件描述符可以引用同一个文件 - 例如，如果您使用fork()创建子进程，则它将共享父进程打开的文件。它会有自己的一组文件描述符，最初与父进程的相同，但是它们可以通过关闭/复制等操作更改。

如果两个程序打开相同的文件，则通常会得到指向不同内部结构的单独文件描述符。但是，使用某些技术（fork、FD传递等），您可以使不同进程中的文件描述符指向同一个内部实体。但一般情况下并非如此。

回答您的问题，两个程序都将对新打开的文件具有FD＃3。

- StasM

Answer 2

Unix中的文件描述符（通常）通过fork()和exec()调用持续存在。因此，是的，多个进程可以共享文件描述符。

例如，shell可能会执行以下命令：

foo | bar

在这种情况下，foo的标准输出必须连接到bar的标准输入。为此，Shell 最可能使用 pipe() 来创建读者和写者文件描述符。它进行两次 fork()。描述符将一直存在。将调用foo 的 fork()，会关闭(1); dup(writer_fd); 以使 writer_fd 描述符变成 1。然后它将执行 exec() 函数，并且处理 foo 将输出到我们创建的管道中。对于 bar，我们关闭(0); dup(reader); 然后执行 exec() 函数。voila，foo 将会输出到 bar 中。

- Maister

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进程从不共享描述符。但是，多个文件描述符（可以在同一进程或不同进程中）可以引用相同的“打开文件描述符”，该描述符具有共享属性，如当前位置、非阻塞标志等。 - R.. GitHub STOP HELPING ICE

Answer 3

不要将文件描述符与它们所代表的资源混淆。你可以有十个不同的进程，每个进程都有一个为“3”的文件描述符打开，并且每个进程引用不同的打开文件。当进程使用其文件描述符进行I/O操作时，操作系统知道哪个进程正在进行I/O，并能够消除所引用的文件的歧义。

- JustJeff