open() 中的整数文件描述符“0”

Posted 2023-02-21

【中文标题】open() 中的整数文件描述符“0”

【英文标题】：Integer File Descriptor "0" in open()

【发布时间】：2019-05-22 17:16:26

【问题描述】：

在 Python 3 中，open a file object using an "integer file descriptor" 可以使用以下格式：

stdout = open(1, "w")
stdout.write("Hello World") # Prints Hello World
stdout.close()

不过，有趣的是，我发现0 也是一个有效的流。

如果我把它放在文件testio.py:

stdout = open(0, "w")
stdout.write("Foo Bar\n")
stdout.close()

然后运行该代码，输出为：

bash-3.2$ python3 testio.py
Foo Bar

看起来就像stdout。不过……

bash-3.2$ python3 testio.py > testio.txt
Foo Bar
bash-3.2$ cat testio.txt

所以看起来这实际上不是stdout，而是别的东西。 而且它似乎也不是stderr：

bash-3.2$ python3 testio.py 2> testio.txt
Foo Bar
bash-3.2$ cat testio.txt

但是，我确实发现可以使用0> 重定向输出：

bash-3.2$ python3 testio.py 0> testio.txt
bash-3.2$ cat testio.txt
Foo Bar

---

所以我的问题是，open(0, "w") 到底应该支付什么？这个被重定向的“0>”流是什么？

Python 3.6.5 重击 3.2

【问题讨论】：

提示：除了stdout 和stderr 之外还有哪些流？也许通常用于不同的数据方向？

【参考方案1】：

> 语法在调用 python 之前由 shell 处理。它将stdout 连接到给定文件，就像2> 对stderr 和< 对stdin 一样。

综上所述，0、1 和 2 分别是为 stdin、stdout 和 stderr 保留的文件描述符（这就是为什么 2> 是重定向 @ 的语法987654334@).

所以0 是一个有效的文件描述符，但它是您的stdin，您将再次打开它以进行写入。这似乎最终会写入终端，因为那是 stdin 将要写入的地方。

【参考方案2】：

文件句柄0 是标准输入。如果没有重定向，stdout、stderr 和 stdin 都指向终端（所以它们的行为都是一样的）。但是，当使用重定向时，它们的行为会有所不同，因为它们将不再相同。

I.E.如果您执行python3 testio.py 2> testio.txt，则 stdout 会转到文件，但 stdin 仍然是终端。

这只是不检查看到您只读取stdin，只写入stdout 和stderr 的副产品。

【参考方案3】：

没有文件描述符 (FD) 编号是特殊的。 FD 0 上的 stdin、FD 1 上的 stdout 和 FD 2 上的 stderr 只是一个约定。

当您登录时，关联的终端设备将“连接”到这些 FD。当您运行命令时，它会继承描述符，除非您指示 shell 进行重定向。但是一旦程序启动，您可以随意close、dup或open FD。

回到你的问题：

stdout = open(0, "w")
stdout.write("Hello World") # Prints Hello World
stdout.close()

尽管有名字，open 在这种情况下不会打开任何东西。它从已经打开的低级 FD 创建一个 Python 文件对象（带有缓冲区和所有高级内容），这实际上只是一个数字（内核中打开文件表的索引）。它有一个单独的函数：os.fdopen

更有趣的是，没有标准的方法可以将打开模式从读取更改为写入，并且您的程序写入标准输入。答案是（至少在 Linux 上）这根本没有发生。正如您在lsof 中看到的那样，所有3 个标准FD 在读/写模式下通常都是打开的（以u 结尾标记），例如：

cmd 32154 用户 0u CHR 136,7 0t0 10 /dev/pts/7 cmd 32154 用户 1u CHR 136,7 0t0 10 /dev/pts/7 cmd 32154 用户 2u CHR 136,7 0t0 10 /dev/pts/7

所以你的程序只是写入连接到终端的 FD 0。

【讨论】：

您如何使用lsof 访问此信息？我不知道lsof 可以做到这一点。

@TheMatt 有很多方法可以运行 lsof（列出打开的文件）。例如lsof -c lsof 将启动一个lsof 进程并将检查所有正在运行的lsof 命令，即很可能只是它自己。如果您只想将输出限制为这 3 个 FD：lsof -c lsof -a -d 0-2。