文件重定向
七月 18, 2025
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先来看一段代码：
#include <iostream>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;
int main()
{
close(1);
int fd = open("test.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0666);
cout << "hello, linux!" << endl;
close(fd);
return 0;
}这段代码将“标准输出文件”关闭了，我们再通过 cout 打印数据的时候，会发现数据被打印到了 test.txt 文件当中：
╭─ljx@VM-16-15-debian ~/linux_review/lesson4
╰─➤ cat test.txt
hello, linux!这是因为标准输出文件被关闭后，文件描述符 1 变成空闲的，那么 test.txt 文件就会使用 1 号文件描述符，最终就导致 cout 函数打印的数据被 test.txt 文件接收到，而
这正是文件重定向的原理
我们通过这种方式确实实现了重定向，但若每次通过这种方式来进行文件的重定向，未免太过麻烦，而且可读性极差，此时，我们就可以用到系统提供的一个重定向接口：
dup2
1. dup2 函数原型
#include <unistd.h>
int dup2(int oldfd, int newfd);参数说明
| 参数 | 说明 |
|---|---|
oldfd |
源文件描述符（必须是一个已打开的有效 fd） |
newfd |
目标文件描述符（由用户指定，范围通常是 0 ~ RLIMIT_NOFILE-1） |
返回值
- 成功：返回
newfd（即复制后的新文件描述符）。 - 失败：返回
-1，并设置errno（常见错误如EBADF无效 fd，EINTR被信号中断）。
2. dup2 的核心功能
复制文件描述符：
- 将
oldfd指向的文件表项复制到newfd。 - 如果
newfd已经打开，dup2会 先关闭newfd，再复制。
- 将
文件描述符重定向：
- 常用于将标准输入（
0）、标准输出（1）、标准错误（2）重定向到文件或管道。
- 常用于将标准输入（
3. 关键行为
newfd == oldfd：直接返回newfd（无操作）。newfd已打开：自动关闭newfd，再复制oldfd。oldfd无效：返回-1（errno = EBADF）。
4. 典型应用场景
(1) 重定向标准输出到文件
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
int main() {
int fd = open("output.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
if (fd == -1) {
perror("open failed");
return 1;
}
// 将标准输出（fd=1）重定向到文件
if (dup2(fd, STDOUT_FILENO) == -1) { // STDOUT_FILENO = 1
perror("dup2 failed");
return 1;
}
close(fd); // 关闭原始 fd（因为 1 已经指向文件）
printf("This will be written to output.txt\n");
return 0;
}运行后：printf 的内容会写入 output.txt，而非屏幕。
(2) 实现管道（Pipe）通信
该示例设计后面内容，感兴趣可以展开看看：
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
int pipefd[2];
pipe(pipefd); // 创建管道
if (fork() == 0) { // 子进程
close(pipefd[0]); // 关闭读端
dup2(pipefd[1], STDOUT_FILENO); // 将标准输出重定向到管道写端
close(pipefd[1]);
execlp("ls", "ls", "-l", NULL); // 执行 ls -l
} else { // 父进程
close(pipefd[1]); // 关闭写端
dup2(pipefd[0], STDIN_FILENO); // 将标准输入重定向到管道读端
close(pipefd[0]);
execlp("grep", "grep", "test", NULL); // 执行 grep test
}
}功能：将 ls -l 的输出通过管道传递给 grep test。
实现原理
dup2 函数的实现原理很简单，我们先来看看这张图：
该函数会将旧文件描述符内部存储的 file 指针覆盖拷贝到新文件描述符处，因此，一般我们在重定向后会把旧的文件描述符给关闭
下面是一个综合使用实例：
#include <iostream>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;
int main()
{
int fd = open("test.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);
dup2(fd, 1);
cout << "hello, linux!" << endl;
cerr << "error information!" << endl;
close(fd);
return 0;
}这是一个将标准输出重定向的例子，而标准错误我们并没有重定向，因此我们会看到标准错误打印的信息出现在显示屏上：
╭─ljx@VM-16-15-debian ~/linux_review/lesson4
╰─➤ ./file_dump.o
error information!// test.txt
hello, linux!
hello, linux!
hello, linux!
hello, linux!
hello, linux!
hello, linux!
hello, linux!
hello, linux!
我们将标准错误也重定向：
#include <iostream>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
using namespace std;
int main()
{
int fd = open("test.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);
dup2(fd, 1);
dup2(fd, 2);
cout << "hello, linux!" << endl;
cerr << "error information!" << endl;
close(fd);
return 0;
}
然后我们会发现标准错误也被重定向到文件中去了：
hello, linux!
hello, linux!
hello, linux!
hello, linux!
hello, linux!
hello, linux!
hello, linux!
hello, linux!
hello, linux!
error information!
再看shell重定向符号使用
shell 中的 “>” 和“>>”符号可以进行输出重定向，本质上其实就是使用系统底层的 dup2 函数来实现的，当我们使用 2> 时，会将标准错误重定向到指定文件当中去
我们写一个示例测试一下：
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
int cnt = 5;
while(cnt--)
{
cout << "This is a current information!" << endl;
cerr << "This is a error information!" << endl;
}
return 0;
}只重定向标准输出：
╭─ljx@VM-16-15-debian ~/linux_review/lesson4
╰─➤ ./test.o 1> test.txt
This is a error information!
This is a error information!
This is a error information!
This is a error information!
This is a error information!
╭─ljx@VM-16-15-debian ~/linux_review/lesson4
╰─➤ cat test.txt
This is a current information!
This is a current information!
This is a current information!
This is a current information!
This is a current information!我们会发现标准错误被打印到屏幕上，而标准输出被重定向到了 test.txt 当中
只重定向标准错误：
╭─ljx@VM-16-15-debian ~/linux_review/lesson4
╰─➤ ./test.o 2> test.txt
This is a current information!
This is a current information!
This is a current information!
This is a current information!
This is a current information!
╭─ljx@VM-16-15-debian ~/linux_review/lesson4
╰─➤ cat test.txt
This is a error information!
This is a error information!
This is a error information!
This is a error information!
This is a error information!那我如果想要让标准输出和标准错误都重定向到 test.txt 中该怎么办，有些小天才可能就要动他的小脑筋了（没错正是本人），这样不就行了吗：
╭─ljx@VM-16-15-debian ~/linux_review/lesson4
╰─➤ ./test.o 1> test.txt 2> test.txt
╭─ljx@VM-16-15-debian ~/linux_review/lesson4
╰─➤ cat test.txt
This is a error information!
This is a error information!
This is a error information!
This is a error information!
This is a error information!
ormation!你看这结果对劲吗？
当我们运行命令 ./test.o 1> test.txt 2> test.txt 时，标准输出（stdout）和标准错误（stderr）都会被重定向到同一个文件 test.txt，但这里存在一个潜在问题：竞争条件。
分析过程如下：
两个文件描述符（fd 1 和 fd 2）同时指向
test.txt1>将 stdout（fd 1）重定向到test.txt2>将 stderr（fd 2）也重定向到test.txt
写入时的竞争条件
- stdout 和 stderr 会同时尝试写入同一个文件，但由于操作系统的文件描述符是独立的，两者的写入顺序不确定，可能导致内容交错或覆盖。
- 例如，如果程序交替输出 stdout 和 stderr，最终
test.txt的内容可能是乱序的。
文件被多次打开
1>和2>会分别以覆盖模式（O_TRUNC）打开test.txt，后打开的会清空前一个的内容（取决于 shell 的实现）。- 在某些 shell（如
bash）中，最终可能只有 stderr 的内容被保留（因为2>是最后执行的）。
如果我们想将 stdout 和 stderr 合并写入同一个文件，应该使用以下方式：
./test.o > test.txt 2>&1这样会把标准错误重定向搭配标准输出，从而避免了乱流问题：
╭─ljx@VM-16-15-debian ~/linux_review/lesson4
╰─➤ ./test.o 1> test.txt 2>&1
╭─ljx@VM-16-15-debian ~/linux_review/lesson4
╰─➤ cat test.txt
This is a current information!
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