Понимание dup2 и закрытие файловых дескрипторов

С моим массивом файловых дескрипторов, используемых для обработки каналов, родительский
имеет копию всех этих дескрипторов. Когда дескрипторы хранятся
родитель закрыт? И даже более того, какие дескрипторы? Это все из
их? Все из них остались неиспользованными исполняемыми командами?

Дескриптор файла может быть закрыт одним из 3 способов:

1. Вы явно звоните close() в теме.
2. Процесс завершается, и операционная система автоматически закрывает каждый дескриптор файла, который все еще был открыт.
3. Когда процесс вызывает один из семи exec() функции и файловый дескриптор имеет O_CLOEXEC флаг.

Как видите, в большинстве случаев файловые дескрипторы остаются открытыми, пока вы не закроете их вручную. Это то, что происходит в вашем коде тоже — так как вы не указали O_CLOEXECдескрипторы файлов не закрываются при вызове дочернего процесса execvp(), У ребенка они закрываются после того, как ребенок заканчивается. То же самое касается родителей. Если вы хотите, чтобы это произошло в любое время до завершения, вы должны вручную вызвать close(),

При обработке каналов внутри дочерних элементов, дескрипторы которых остаются
открыть какими процессами? Скажите, если я выполню команду: ls -l | Grep
«[username]», какие дескрипторы должны быть оставлены открытыми для ls
процесс? Просто конец записи трубы? И если да, то когда? Такой же
вопрос относится к команде grep.

Вот (грубое) представление о том, что делает оболочка при вводе ls -l | grep "username":

1. Оболочка вызывает pipe() создать новую трубу. Дескрипторы файла канала наследуются потомками на следующем шаге.
2. Оболочка дважды разветвляется, давайте назовем эти процессы c1 а также c2, Давайте предположим c1 побежит ls а также c2 побежит grep,
3. В c1канал чтения канала закрыт close(), а затем он вызывает dup2() с каналом записи трубы и STDOUT_FILENOчтобы написать stdout эквивалентно записи в трубу. Затем один из семи exec() функции вызывается, чтобы начать выполнение ls, ls пишет stdout, но так как мы продублировали stdout на канал записи канала, ls буду писать в трубу.
4. В c2, происходит обратное: канал записи канала закрыт, а затем dup2() призван сделать stdin указать канал чтения канала. Затем один из семи exec() функции вызывается, чтобы начать выполнение grep, grep читает из stdin, но так как мы dup2()стандартный ввод в канал чтения канала, grep буду читать из трубы.

Когда я обрабатываю перенаправление ввода-вывода в файл, новый файл должен быть открыт
и дублируется на STDOUT (я не поддерживаю перенаправление ввода). Когда делает
этот дескриптор закрыли? Я видел в примерах, что это закрывается
сразу после звонка на dup2, но как потом что нибудь получится
записано в файл, если файл был закрыт?

Итак, когда вы звоните dup2(a, b)Либо одно из них верно:

• a == b, В этом случае ничего не происходит и dup2() возвращается преждевременно. Нет файловых дескрипторов закрыты.
• a != b, В этом случае, b закрывается при необходимости, а затем b сделано для ссылки на ту же запись таблицы файлов, что и a, Запись таблицы файлов представляет собой структуру, которая содержит текущее смещение файла и флаги состояния файла; несколько файловых дескрипторов могут указывать на одну и ту же запись таблицы файлов, и это именно то, что происходит, когда вы дублируете файловый дескриптор. Так, dup2(a, b) имеет эффект создания a а также b поделиться одной и той же записи таблицы файлов. Как следствие, писать a или же b в конечном итоге запись в тот же файл. Таким образом, файл, который закрыт bне a, если ты dup2(a, STDOUT_FILENO)ты закрываешь stdout и вы делаете stdoutдескриптор файла указывает на ту же запись таблицы файлов, что и a, Любая программа, которая пишет в stdout будет вместо этого писать в файл, так как stdoutОписатель файла указывает на файл, который вы скопировали.

ОБНОВИТЬ:

Итак, для вашей конкретной проблемы, вот что я должен сказать после краткого просмотра кода:

Вы не должны звонить close(STDOUT_FILENO) здесь:

if (command->getOutputFD() == REDIRECT) {
if ((outfd = open(outfile, O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC)) == -1)
return false;
if (dup2(outfd, STDOUT_FILENO) == -1)
return false;
close(STDOUT_FILENO);
}

Если вы закроете stdout, вы получите ошибку в будущем, когда вы попытаетесь написать stdout, Вот почему вы получаете ls: write error: Bad file descriptor, В конце концов, ls пишет stdout, но вы закрыли это. К сожалению!

Вы делаете это задом наперед: вы хотите закрыть outfd вместо. Вы открыли outfd чтобы вы могли перенаправить STDOUT_FILENO в outfd, как только перенаправление сделано, вам не нужно outfd больше, и вы можете закрыть его. Но вы определенно не хотите закрывать stdout потому что идея состоит в том, чтобы иметь stdout записать в файл, на который ссылалась outfd,

Итак, продолжайте и сделайте это:

if (command->getOutputFD() == REDIRECT) {
if ((outfd = open(outfile, O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC)) == -1)
return false;
if (dup2(outfd, STDOUT_FILENO) == -1)
return false;
if (outfd != STDOUT_FILENO)
close(outfd);
}

Обратите внимание на финал if необходимо: если outfd случайно оказывается равным STDOUT_FILENOВы не хотите закрывать его по причинам, которые я только что упомянул.

То же самое относится и к коду внутри else if (command->getOutputFD() == REDIRECTAPPEND): хочешь закрыть outfd скорее, чем STDOUT_FILENO:

else if (command->getOutputFD() == REDIRECTAPPEND) {
if ((outfd = open(outfile, O_CREAT | O_WRONLY | O_APPEND)) == -1)
return false;
if (dup2(outfd, STDOUT_FILENO) == -1)
return false;
if (outfd != STDOUT_FILENO)
close(STDOUT_FILENO);
}

Это должно, по крайней мере, заставить вас ls -l работать как положено.

Что касается проблемы с трубами: ваше управление трубами на самом деле не правильно. Из кода, который вы показали, где и как не понятно pipefd и сколько каналов вы создаете, но обратите внимание, что:

1. Процесс никогда не сможет читать из канала и записывать в другой канал. Например, если outfile не является STDOUT а также infile не является STDINв итоге вы закрываете каналы чтения и записи (и, что еще хуже, после закрытия канала чтения вы пытаетесь продублировать его). Это никак не сработает.
2. Родительский процесс закрывает каждый канал перед ожиданием завершения дочерних процессов. Это провоцирует состояние гонки.

Я предлагаю изменить способ управления трубами. В этом ответе вы можете увидеть пример работающей оболочки с открытыми контурами, работающей с трубами: https://stackoverflow.com/a/30415995/2793118