APUE第三章3.2习题分析

题目描述：编写一个与3.12节中dup2功能相同的函数，要求不能调用fcntl函数，并且有正确的出错处理。

题目分析：既然不能使用fcntl函数，那么我们就需要使用其他函数来达到类似的目的，这里列举出所有我们需要使用的函数。

1、  open函数：这里我们不应该指定一个文件描述符并尝试复制它，因为实际中我们不能知道我们指定的文件描述符就一定是合法的，这个文件描述符可能未被使用，如果这样的话就会导致后面一系列的操作失败。或者是这个文件描述符指向了一个已经打开，而且对用户非常重要的文件（操作不当的后果可想而知）。所以用open函数打开一个已经存在的文件是非常靠谱的，我们就可以复制open函数返回的文件描述符。当然，我们还要注意open函数调用时可能产生的错误进行处理。

2、  dup函数：在不能使用fcntl函数的情况下，dup函数是唯一的选择。注意dup函数的返回值，如果操作成功时返回可用的最小的文件描述符，出错时返回-1。当然，dup函数出错也是有可能的，比如说系统资源问题，或者是文件描述符用光（就现在的UNIX Like来说貌似不大可能，但是还是建议考虑一下）。

3、  输出函数：你需要将一些错误的信息输出到屏幕，告诉用户相关的错信息。

4、  close函数：用来关闭一个文件描述符，如果我们指定了将文件描述符a复制为b，如果文件描述符b被占用了，那么我们应该立即关闭它。

5、  atoi函数：将字符串转成数字，这个函数有可能会用到，具体需要看程序是如何实现的。

思路与实现细节：

         首先我们应该用open函数打开一个文件，并获取open函数返回的文件描述符，我们假定open函数获取的文件描述符为”file_flag”，要复制成的文件描述符为”obj_flag”。我们要考虑下面的一些问题，比如说打开文件操作失败，文件访问权限问题或者文件不存在都会导致该问题。当然，这似乎不应该是这个程序需要重点处理的问题，我们只需要返回一个适当的错误信息就可以了，不必去进行创建文件的操作。想一想，一个程序在悄无声息的就创建了一个用户以为存在（实际原来不存在）的文件而且还对其进行了操作。当然用户可能认为这些过程都是正确的（比如那个文件原来就存在），后果有可能是难以预测的。另外，通过open函数获取的文件描述符（file_flag）很可能与你指定要复制成的文件描述符（obj_flag）相同！这就涉及到了下一个问题，我们指定的文件描述符是否合法。

         指定的文件描述符不应该占用0~2这三个文件描述符，而且不能超过一个系统允许的上限，即OPEN_MAX，不过有些UNIX Like对其没有限制，但是建议指定的文件描述符不要过大。如果指定的文件描述符与open函数获取的文件描述符相同当然也是不行的。如果出现文件描述符上述三种问题，应该返回错误，或者干脆让用户重新指定文件描述符。

         实现dup2函数的方式并不难，我们先要保证文件描述符3到obj_flag都被占满，这个只需要不断地调用函数：”dup(file_flag)”，直到其返回的文件描述符值不小于obj_flag。同时需要将这些通过dup函数得到的文件描述符记录下来，以便于以后的释放。之后我们调用函数”close(obj_flag)”，这样就保证了小于obj_flag的所有文件描述符都被占用，而文件描述符obj_flag是可用的。接下来调用”dup(file_flag)”就可以保证了返回的文件描述值为obj_flag（为严谨起见我们还是应该对此时dup函数的返回值进行判断）。如此就实现了与dup2函数相似的功能，但是不要忘记释放那些额外占用的文件描述符，我们需要及时的将其释放。否则如果该程序进程为关闭，就可能在某些UNIX Like系统上造成文件描述符不够用的情况。使用dup函数时，我们也要考虑是否可能存在着dup函数返回一个错误的情况，这时返回一个错误并输出一些相关的警告应该就可以OK了。

         这道题的思路大致如此。当然，即使是上面所有情况都考虑到了这个实现也没有足够好。因为这毕竟不是一个原子操作，如果有另外的一个进程对打开文件操作的话，上面思路实现的代码可靠性仍然没有保证。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>


int main(void)
{
    int fd = -1;
    fd = mydup2(0,10);
    if(fd < 0)
    {
        perror("mydup2");
        return -1;
    }
    printf("fd = %d\n",fd);
    return 0;
}


int mydup2(int fd, int newfd)
{
    //判断fd和newfd的范围是否正确
    if(fd < 0 || fd > 256)
    {
        printf("fd is wrong.\n");
        return -1;
    }


    if(newfd <0 || newfd > 256)
      {
        printf("newfd is wrong.\n");
        return -1;
    }
      
    int index = 0;
    int fdarray[newfd];
    //判断fd是否已经被打开。
    if((fdarray[index] = dup(fd)) == -1)
    {
        printf("error while dup.\n");
        return -1;
    }
    else
    {
        close(fdarray[index]);
    }
        
    //如果相等，则直接返回。
    if(fd == newfd)
    {
        return newfd;
    }
    //将newfd关闭
    close(newfd);
   
    //获取所要的newfd
    int newfdindex;
    for(index=0; index<=newfd; index++)
    {
        fdarray[index] = dup(fd);
        if(fdarray[index] == -1)
        {
            printf("error while dup.\n");
            return -1;
        }
        else
        {
            if(fdarray[index] == newfd)
            {
                newfdindex = index;
                break;
            }
        }
    }
    //将之前打开的fd都关闭
    for(index=0; index<newfdindex; index++)
    {
        close(fdarray[index]);
    }


    return fdarray[newfdindex];
}