翻译整理自 http://unixwiz.net/techtips/remap-pipe-fds.html
在UNIX中，通过pipe()可以创建一对单向的pipe descriptors；通过fork()可以创建一个子进程（即创建一个当前进程的“镜像”），两者初始时状态相同，执行互不干扰。利用这两点，我们可以实现进程间的数据交互，进而可以将一个进程的几个standard POSIX file通过dup2()函数被自定义的pipe所映射。这里主要介绍该实现原理和几个注意点以避免descriptor之间产生冲突引起的I/O errors。
UNIX Pipes
pipe(int fd[2])函数可得到两个file descriptors形成一个单向的pipe，fd[0]固定为读端，fd[1]固定为写端。
单向pipe
通常pipe作为进程间的读写通道，并不会用在单独的一个进程中。
The "usual" way
UNIX pipe由一对file descriptors组成，即一端写，一端读。对于单进程来说并没有意义，但可以作为多个进程之间的数据通道，由于UNIX pipe是单向的，所以在数据交换时常会用到多个pipe。例如两个进程之间需要完成数据的交互，那么就需要两个pipe，即四个file descriptors。
使用举例如下：
...
int writepipe[2] = {-1,-1}, /* parent -> child */
readpipe [2] = {-1,-1}; /* child -> parent */
pid_t childpid;
/*------------------------------------------------------------------------
* CREATE THE PAIR OF PIPES
*
* Pipes have two ends but just one direction: to get a two-way
* conversation you need two pipes. It's an error if we cannot make
* them both, and we define these macros for easy reference.
*/
writepipe[0] = -1;
if ( pipe(readpipe) < 0 || pipe(writepipe) < 0 )
{
/* FATAL: cannot create pipe */
/* close readpipe[0] & [1] if necessary */
}
#define PARENT_READ readpipe[0]
#define CHILD_WRITE readpipe[1]
#define CHILD_READ writepipe[0]
#define PARENT_WRITE writepipe[1]
if ( (childpid = fork()) < 0)
{
/* FATAL: cannot fork child */
}
else if ( childpid == 0 ) /* in the child */
{
close(PARENT_WRITE);
close(PARENT_READ);
dup2(CHILD_READ, 0); close(CHILD_READ);
dup2(CHILD_WRITE, 1); close(CHILD_WRITE);
/* do child stuff */
}
else /* in the parent */
{
close(CHILD_READ);
close(CHILD_WRITE);
/* do parent stuff */
}
descriptors崩溃
在pipe(fd)执行时，通常会为fd分配两个当前最小且可用的值作为文件描述符放入fd[2]数组；正常情况下不会造成问题，但如果恰好此时FD#0和#1（stdin, stdout）均可用且在该状态下是最小的，那么这两个描述符会被分配到fd中。此时，若进行上述的dup2操作，会产生矛盾，先看下面一段代码：
#define PARENT_READ pipe1[0] /* fd#0 */
#define CHILD_WRITE pipe1[1] /* fd#1 */
#define CHILD_READ pipe2[0] /* fd#2 */
#define PARENT_WRITE pipe2[1] /* fd#3 */
dup2(CHILD_READ=2, 0); close(CHILD_READ=2);
dup2(CHILD_WRITE=1, 1); close(CHILD_WRITE=1);
假如为pipe1分配了 FD#0 #1，为pipe2分配了FD#2 #3，而第一个dup2函数又将pipe2[0]（CHILD_READ）指向FD#0，即指向了pipe[0]（PARENT_READ）。后台守护进程检测到PARENT_READ不再工作，便会关闭PARENT_READ。接下来CHILD_READ也被关闭，那么此时PARENT进程的read和write操作将会不再有意义。
Getting it right
如果要进行映射的file descriptor的值和目标均不同，（即所有dup2(souce, target)调用中souces和targets的值均不同），那么可以按照上述代码片段1进行file descriptor映射，否则就需要重新设计调用逻辑。
这里我们以上述的#0#1（stdin, stdout）为例，需要考虑souce这一file descriptor的三种情况：
- 0 - 可能造成冲突
- 1 - 也可能造成冲突
- >1 - 安全
考虑到一个pipe的两端（同一个pipe的read和write文件描述符）值是不会相等的，可以通过一个表格来审计所有需要考虑的操作。
#define DUP2CLOSE(oldfd, newfd) ( dup2(oldfd, newfd), close(oldfd) )
每个特定情况下所需的操作如下表：
| read FD (should be 0) | write FD (should be 1) | Action |
| :-----------: | :-------------: | : ----- |
| 0 | 1 | nothing - it's already done |
| >=1 | >1 | DUP2CLOSE(rfd, 0); DUP2CLOSE(wfd, 1); |
| 0 | >1 | DUP2CLOSE(wfd, 1); |
| >1 | 1 | DUP2CLOSE(rfd, 0); |
| >1 | 0 | DUP2CLOSE(wfd, 1); DUP2CLOSE(rfd, 0); |
| 1 | 0 | tmp = dup(wfd); close(wfd); DUP2CLOSE(rfd, 0); DUP2CLOSE(tmp, 1); |
在类似的映射操作中，通过上述遍历情况矩阵的形式审计映射操作会大大减少错误的发生。
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