【Linux系统调用API】七、errno()、strerror()、dup()、dup2()

1. 什么是errno

errno可以理解为一个全局变量，它存储了出错信息。在下面三个路径可以看到errno相关的内容

/usr/include/errno.h
/usr/include/asm-generic/errno-base.h
/usr/include/asm-generic/errno.h

我们可以在这些文件中自己定义一些errno，这样可以做到我们自己知道原始错误信息，而打印出来给用户看的是我们希望用户看到的对原始错误的解释。

2. strerror()函数

• 包含头文件

#include <string.h>

• 函数原型

char *strerror(int errnum);

• 函数功能 可以打印errno对应的详细错误信息。The strerror() function returns a pointer to a string that describes the error code passed in the argument errnum, possibly using the LC_MESSAGES part of the current locale to select the appropriate language. This string must not be modified by the application, but may be modified by a subsequent call to perror(3) or strerror(). No library function will modify this string.
• 函数参数
  • errnum：错误编号
• 函数返回值 The strerror() functions return the appropriate error description string, or an "Unknown error nnn" message if the error number is unknown. 返回错误信息。

3. dup()和dup2()函数

• 包含头文件

#include <unistd.h>

• 函数原型

int dup(int oldfd);
int dup2(int oldfd, int newfd);

#define _GNU_SOURCE
#include <unistd.h>

int dup3(int oldfd, int newfd, int flags);

• 函数功能 这两个函数主要用于重定向，它们两个的功能和区别就是：

• dup(oldfd)：复制文件描述符，返回一个当前空闲的最小文件描述符，并且让这个文件描述符指向oldfd所指向的文件；dup() uses the lowest-numbered unused descriptor for the new descriptor.
• dup2(oldfd, newfd)：重定向，关闭newfd对应的文件使文件描述符newfd空闲，然后让newfd指向oldfd所指向的文件；dup2() makes newfd be the copy of oldfd, closing newfd first if necessary, but note the following: If oldfd is not a valid file descriptor, then the call fails, and newfd is not closed. If oldfd is a valid file descriptor, and newfd has the same value as oldfd, then dup2() does nothing, and returns newfd.

• 函数参数
  • oldfd：旧的文件描述符
  • newfd：新的文件描述符
• 函数返回值
  • On success, these system calls return the new descriptor.
  • On error, -1 is returned, and errno is set appropriately.

示例：一句话打印两次，先打入文件，后打至屏幕

/************************************************************
  >File Name  : dup_test.c
  >Author     : QQ
  >Company    : QQ
  >Create Time: 2022年05月17日 星期二 16时09分41秒
************************************************************/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <fcntl.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
    if(argc < 2)
    {
        printf("not found string\n");
        return -1;
    }   
    /*每开启一个进程，默认打开 0 1 2 三个文件描述符*/
    /*首先备份标准输出*/
    int stdoutfd = dup(STDOUT_FILENO);
    /*打开一个文件*/
    int fd = open("hello.txt", O_WRONLY | O_CREAT, 0644);
    /*重定向标准输出1至文件*/
    dup2(fd, STDOUT_FILENO);    
    printf("first: %s\n", argv[1]);
    
    /*  ===========================
    printf会进行系统调用，需要刷新buffer
        ===========================
    
    fflush(stdout);
    */
    
    /*恢复标准输出*/
    dup2(stdoutfd, STDOUT_FILENO);
    printf("second: %s\n", argv[1]);
    close(fd);
    return 0;
}

我们编译运行一下，你会发现两次都打印在了屏幕上，其实这就是我们在《系统API与C库函数的调用关系》中讲的系统调用问题，C库函数printf()会调用系统API函数write()，这是会用到一个文件指针，这里面有一个缓冲区buffer，要打印的内容会先放入到buffer中，如果我们在第一次调用printf()函数后不刷新这个buffer缓冲区的话，在第二次打印的时候，buffer就会保留有上次调用时放入缓冲区的内容，所以打印到标准输出时，打印了两句话。

注意：这里的 "hello\ linux" 中，"\ " 使通过转义符把空格的特殊含义去掉，如果不加转义符，shell会把空格分开的内容当作两个字符串，通过转义符就可以实现在字符串中写入空格，这是shell的知识。

解决方法就是在第二次打印前刷新一下缓冲区，将上面代码中的fflush()函数放出即可