了解dup2并关闭文件描述符

我发布代码只是为了了解问题的上下文。我并不是明确希望你能帮助解决这个问题，我更希望了解dup2系统调用，我只是没有从手册页和其他许多stackerflow问题中了解到。

pid = fork();
if(pid == 0) {
if(strcmp("STDOUT", outfile)) {
if (command->getOutputFD() == REDIRECT) {
if ((outfd = open(outfile, O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC)) == -1)
return false;
command->setOutputFD(outfd);
if (dup2(command->getOutputFD(), STDOUT_FILENO) == -1)
return false;
pipeIndex++;
}
else if (command->getOutputFD() == REDIRECTAPPEND) {
if ((outfd = open(outfile, O_CREAT | O_WRONLY | O_APPEND)) == -1)
return false;
command->setOutputFD(outfd);
if (dup2(command->getOutputFD(), STDOUT_FILENO) == -1)
return false;
pipeIndex++;
}
else {
if (dup2(pipefd[++pipeIndex], STDOUT_FILENO) == -1)
return false;
command->setOutputFD(pipefd[pipeIndex]);
}
}
if(strcmp("STDIN", infile)) {
if(dup2(pipefd[pipeIndex - 1], STDIN_FILENO) == -1)
return false;
command->setOutputFD(pipefd[pipeIndex - 1]);
pipeIndex++;
}

if (execvp(arguments[0], arguments) == -1) {
std::cerr << "Error!" << std::endl;
_Exit(0);
}
}
else if(pid == -1) {
return false;
}

对于上下文，该代码表示基本linux shell的执行步骤。命令对象包含命令参数、IO"名称"和IO描述符(我想我可能会去掉作为字段的文件描述符)。

我最难理解的是何时以及关闭哪个文件描述符。我想我会问一些问题来提高我对这个概念的理解。

1) 使用我的用于处理管道的文件描述符数组，父级拥有所有这些描述符的副本。父项持有的描述符何时关闭？更重要的是，哪些描述符？都是他们吗？执行命令留下的所有未使用的？

2) 在处理子级中的管道时，哪些描述符由哪些进程打开？假设我执行命令：ls-l|grep"[username]"，哪些描述符应该为ls进程保留打开状态？只是管道的写入端？如果是，什么时候？同样的问题也适用于grep命令。

3) 当我处理IO到文件的重定向时，必须打开一个新文件并将其复制到STDOUT(我不支持输入重定向)。这个描述符什么时候关闭？我在示例中看到，它在调用dup2后立即关闭，但如果文件已经关闭，如何将任何内容写入文件？

提前谢谢。我已经被这个问题困扰了好几天了，我真的很想完成这个项目。

EDIT我已经用修改后的代码和示例输出更新了这一点，供有兴趣为我的问题提供特定帮助的人使用。首先，我有整个处理执行的for循环。我对各种文件描述符的关闭调用已经更新了它。

while(currCommand != NULL) {
command = currCommand->getData();
infile = command->getInFileName();
outfile = command->getOutFileName();
arguments = command->getArgList();
pid = fork();
if(pid == 0) {
if(strcmp("STDOUT", outfile)) {
if (command->getOutputFD() == REDIRECT) {
if ((outfd = open(outfile, O_CREAT | O_WRONLY | O_TRUNC)) == -1)
return false;
if (dup2(outfd, STDOUT_FILENO) == -1)
return false;
close(STDOUT_FILENO);
}
else if (command->getOutputFD() == REDIRECTAPPEND) {
if ((outfd = open(outfile, O_CREAT | O_WRONLY | O_APPEND)) == -1)
return false;
if (dup2(outfd, STDOUT_FILENO) == -1)
return false;
close(STDOUT_FILENO);
}
else {
if (dup2(pipefd[pipeIndex + 1], STDOUT_FILENO) == -1)
return false;
close(pipefd[pipeIndex]);
}
}
pipeIndex++;
if(strcmp("STDIN", infile)) {
if(dup2(pipefd[pipeIndex - 1], STDIN_FILENO) == -1)
return false;
close(pipefd[pipeIndex]);
pipeIndex++;
}
if (execvp(arguments[0], arguments) == -1) {
std::cerr << "Error!" << std::endl;
_Exit(0);
}
}
else if(pid == -1) {
return false;
}
currCommand = currCommand->getNext();
}
for(int i = 0; i < numPipes * 2; i++)
close(pipefd[i]);
for(int i = 0; i < commands->size();i++) {
if(wait(status) == -1)
return false;
}

当执行此代码时，我收到以下输出

ᕕ( ᐛ )ᕗ ls -l
total 68
-rwxrwxrwx 1 cook cook   242 May 31 18:31 CMakeLists.txt
-rwxrwxrwx 1 cook cook   617 Jun  1 22:40 Command.cpp
-rwxrwxrwx 1 cook cook  9430 Jun  8 18:02 ExecuteExternalCommand.cpp
-rwxrwxrwx 1 cook cook   682 May 31 18:35 ExecuteInternalCommand.cpp
drwxrwxrwx 2 cook cook  4096 Jun  8 17:16 headers
drwxrwxrwx 2 cook cook  4096 May 31 18:32 implementation files
-rwxr-xr-x 1 cook cook 25772 Jun  8 18:12 LeShell
-rwxrwxrwx 1 cook cook   243 Jun  5 13:02 Makefile
-rwxrwxrwx 1 cook cook   831 Jun  3 12:10 Shell.cpp
ᕕ( ᐛ )ᕗ ls -l > output.txt
ls: write error: Bad file descriptor
ᕕ( ᐛ )ᕗ ls -l | grep "cook"
ᕕ( ᐛ )ᕗ 

ls -l > output.txt的输出意味着我关闭了错误的描述符，但关闭了其他相关的描述符，虽然没有错误，但没有向文件提供输出。如ls -l所示，grep "cook"应该生成到控制台的输出。