C++ 与 Linux 基础：文件描述符本质与 MiniShell 重定向实现

1. 前情提要：回顾知识，无缝衔接：

在上一篇文章中已经谈论了系统的函数接口。今天我们更要深入理解 Linux 的底层：重定向的原理和虚拟文件系统。

回顾上文的知识点：

1. Linux 一切皆是文件。（只是简单的理解，并没有深入）
2. C 语言提供的 printf，fprintf，fgets，fread，fwrite，这几种接口
3. C 语言提供的几种打开文件的模式：只读，只写，追加等等
4. open 函数的参数解析（位图）
5. 什么是 fd（文件描述符）
6. 如何使用 write/read/close

本文目标：

1. fd 究竟代表什么
2. 详细了解 dup2 函数，里面的参数究竟怎么用
3. 完善 shell，加入 shell 的重定向功能

2. fd 的底层：一个数组的下标：

在上一篇文章中我们已经理解了三个已经打开的文件：stdout，stdin，stderr 以及他们的文件描述符 0，1，2；是不是感到一阵熟悉感。每次就是数组的下标。 那么这个数组在哪里呢？ 我们的 Linux 的 pcb（struct_task）：它内部包含一个指针 *files，指向 struct files_struct。这表示'这个进程打开了哪些文件'。而其中 struct files_struct 里面包含一个指针数组 fd_array.里面存放了不同的打开的文件。已经打开的就放在前面的位置。按顺序排放。而 FD 就是这个数组的下标。

2-1 fd 的特性，总是分配最小的：

我们先来看一个程序：

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main() {
    close(1);
    int fd = open("log.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_APPEND, 0666);
    if(fd == -1) {
        perror("open error");
    }
    printf("fd = %d\n", fd);
    char* msg = ;
    write(fd, msg, (msg));
    write(, msg, (msg));
     ;
}