一、首先需要看一下这两个函数的作用：
#include <unistd.h> int dup(int oldfd);
int dup2(int oldfd, int newfd);
根据manual的解释：
dup：创建一份oldfd的拷贝，使用最小的文件描述符作为新的文件描述符。
dup2：创建一份oldfd的拷贝，使用指定的newfd作为新的文件描述符。
要看这两个函数是怎么实现的，首先得知道Linux对于文件描述符是怎么处理的，参考这篇文章。
二、分析dup
static inline long
dup (int fd)
{
return sys_dup(fd);
}
这里看到dup调用了函数sys_dup。
asmlinkage long sys_dup(unsigned int fildes)
{
int ret = -EBADF;
struct file * file = fget(fildes); if (file)
ret = dupfd(file, );
return ret;
}
在sys_dup函数中，关键的就是两步，fget获取指定文件描述符的struct file指针，然后调用dupfd，至于dupfd的具体实现，我们接着往下走。
struct file fastcall *fget(unsigned int fd)
{
struct file *file;
struct files_struct *files = current->files; spin_lock(&files->file_lock);
file = fcheck_files(files, fd);
if (file)
get_file(file);
spin_unlock(&files->file_lock);
return file;
}
可以看到fget函数的实现就是首先获取一个files_struct指针，我们知道files_struct保存了所有打开文件信息（其中current是当前进程的struct task_struct指针），然后加锁，调用fcheck_files，获取file指针，如果file不为空，则调用get_file，下面我们看下这两个函数的实现。
static inline struct file * fcheck_files(struct files_struct *files, unsigned int fd)
{
struct file * file = NULL; if (fd < files->max_fds)
file = files->fd[fd];
return file;
} #define get_file(x) atomic_inc(&(x)->f_count)
现在已经可以知道，fcheck_files函数的具体步骤是首先判断给定的文件描述符fd是否小于最大文件描述符max_fds，如果小于，则返回fd数组中对应该fd下标的指针。
get_file的作用是原子的增加f_count，也就是该文件的引用计数（在close的时候会减这个值）。
现在再回到sys_dup中，看一下dumfd的实现。
static int dupfd(struct file *file, unsigned int start)
{
struct files_struct * files = current->files;
int fd; spin_lock(&files->file_lock);
fd = locate_fd(files, file, start);
if (fd >= ) {
FD_SET(fd, files->open_fds);
FD_CLR(fd, files->close_on_exec);
spin_unlock(&files->file_lock);
fd_install(fd, file);
} else {
spin_unlock(&files->file_lock);
fput(file);
} return fd;
}
该函数的具体步骤如下：
1、通过current->files获取struct files_struct指针。
2、加锁，完成后会解锁。
3、调用locate_fd函数获取一个fd，具体获取规则下面再看。
4、如果获取到的fd>=0，则调用FD_SET、FD_CLR、解锁、fd_install。关键在于fd_install；否则调用解锁、fput。
下面再看一下locate_fd、fd_install、fput的实现。
/*
* locate_fd finds a free file descriptor in the open_fds fdset,
* expanding the fd arrays if necessary. Must be called with the
* file_lock held for write.
*/ static int locate_fd(struct files_struct *files,
struct file *file, unsigned int orig_start)
{
unsigned int newfd;
unsigned int start;
int error; error = -EINVAL;
if (orig_start >= current->signal->rlim[RLIMIT_NOFILE].rlim_cur)
goto out; repeat:
/*
* Someone might have closed fd's in the range
* orig_start..files->next_fd
*/
start = orig_start;
if (start < files->next_fd)
start = files->next_fd; newfd = start;
if (start < files->max_fdset) {
newfd = find_next_zero_bit(files->open_fds->fds_bits,
files->max_fdset, start);
} error = -EMFILE;
if (newfd >= current->signal->rlim[RLIMIT_NOFILE].rlim_cur)
goto out; error = expand_files(files, newfd);
if (error < )
goto out; /*
* If we needed to expand the fs array we
* might have blocked - try again.
*/
if (error)
goto repeat; if (start <= files->next_fd)
files->next_fd = newfd + ; error = newfd; out:
return error;
}
根据该函数的注释即可知道它的所用就是：找到一个没有被使用的文件描述符，从start开始（这里就是dup和dup2的区别所在）。
/*
* Install a file pointer in the fd array.
*
* The VFS is full of places where we drop the files lock between
* setting the open_fds bitmap and installing the file in the file
* array. At any such point, we are vulnerable to a dup2() race
* installing a file in the array before us. We need to detect this and
* fput() the struct file we are about to overwrite in this case.
*
* It should never happen - if we allow dup2() do it, _really_ bad things
* will follow.
*/ void fastcall fd_install(unsigned int fd, struct file * file)
{
struct files_struct *files = current->files;
spin_lock(&files->file_lock);
if (unlikely(files->fd[fd] != NULL))
BUG();
files->fd[fd] = file;
spin_unlock(&files->file_lock);
}
fd_install的作用就是把fd指针数组对应fd下标的指针赋值为file。
到此回到dupfd，返回获取的fd，这就是新的拷贝，然后sys_dup就返回该值。
三、dup2
dup2的实现跟dup类似，关键的差别就是dup2返回指定的newfd，dup返回最小可用的fd。