python 中的 dup、dup2、tmpfile 和 stdout

Question

这是来自此处的后续问题。

---

我想要去的地方

我希望能够暂时将标准输出重定向到临时文件，而 python 仍然能够打印到标准输出。这将涉及以下步骤：

1. 创建 stdout 的副本 (new)
2. 创建临时文件 (tmp)
3. 将 stdout 重定向到 tmp
4. 告诉 python使用 new 作为 stdout
5. 将 tmp 重定向到“真实”stdout
6. 告诉 python 再次使用“真实”stdout
7. 读取并关闭 tmp

实现

我尝试过的 通过以下方式实现上述内容：

import os
import subprocess
import sys

#A function that calls an external process to print to stdout as well as
#a python print to pythons stdout.
def Func(s, p = False):
    subprocess.call('echo "{0}"'.format(s), shell = True)
    if p:
        print "print"

sil = list() # <-- Some list to store the content of the temp files

print "0.1" # Some testing of the
Func("0.2") # functionality

new = os.dup(1)    # Create a copy of stdout (new)
tmp = os.tmpfile() # Create a temp file (tmp)

os.dup2(tmp.fileno(), 1)            # Redirect stdout into tmp
sys.stdout = os.fdopen(new, 'w', 0) # Tell python to use new as stdout

Func("0.3", True) # <--- This should print "0.3" to the temp file and "print" to stdout

os.dup2(new, 1)                   # Redirect tmp into "real" stdout
sys.stdout = os.fdopen(1, 'w', 0) # Tell python to use "real" stdout again

# Read and close tmp
tmp.flush()
tmp.seek(0, os.SEEK_SET)
sil.append(tmp.read())
tmp.close()

我想在这里休息一下来总结一下。
到此为止的控制台输出应为：

0.1
0.2
print

while sil 应如下所示：['0.3\n']。所以到目前为止，一切都像魅力一样运转。但是，如果我像这样再次重做上面的脚本：

print "1.1" # Some testing of the
Func("1.2") # functionality

new = os.dup(1)    # Create a copy of stdout (new)
tmp = os.tmpfile() # Create a temp file (tmp)

os.dup2(tmp.fileno(), 1)            # Redirect stdout into tmp
sys.stdout = os.fdopen(new, 'w', 0) # Tell python to use new as stdout

# This should print "0.3" to the temp file and "print" to stdout and is the crucial point!
Func("1.3", True) 

os.dup2(new, 1)                   # Redirect tmp into "real" stdout
sys.stdout = os.fdopen(1, 'w', 0) # Tell python to use "real" stdout again

# Read and close tmp
tmp.flush()
tmp.seek(0, os.SEEK_SET)
sil.append(tmp.read())

会发生错误，输出如下所示：

1.1
1.2
/bin/sh: line 0: echo: write error: Bad file descriptor
print

while sil 读取：['0.3\n', ''] 。

换句话说：第二个 Func("1.3", True) 无法写入临时文件。

问题

1. 首先，我想知道为什么我的脚本不能像我希望的那样工作。意思是，为什么只能在脚本的前半部分写入临时文件？
2. 我对dup和dup2的用法还是有点困惑。虽然我认为我了解将 stdout 重定向到临时文件是如何工作的，但我现在完全知道为什么 os.dup2(new, 1) 正在做它正在做的事情。也许答案可以详细说明我的脚本中的所有 dup 和 dup2 正在做什么^^

Answer 1

你得到“坏文件描述符”的原因是垃圾收集器为你关闭了stdout FD。考虑这两行：

sys.stdout = os.fdopen(1, 'w', 0)    # from first part of your script
...
sys.stdout = os.fdopen(new, 'w', 0)  # from second part of your script

现在，当执行这两行中的第二行时，第一个文件对象的引用计数降至零，并且垃圾收集器将其销毁。文件对象在销毁时会关闭其关联的 fd，并且该 fd 恰好为 1 = stdout。因此，您需要非常小心地销毁使用 os.fdopen 创建的对象。

这是一个小例子来说明这个问题。 os.fstat 仅用作示例函数，当您向其传递关闭的 fd 时，该函数会触发“错误文件描述符”错误。

import os
whatever = os.fdopen(1, 'w', 0)
os.fstat(1)
del whatever
os.fstat(1)

实际上，我碰巧有一个上下文管理器，我认为它完全可以（或几乎至少，在我的情况下，我碰巧需要一个命名的临时文件）您正在寻找的东西。您可以看到它重用了原始的 sys.stdout 对象来避免关闭问题。

import sys
import tempfile
import os

class captured_stdout:
    def __init__(self):
        self.prevfd = None
        self.prev = None

    def __enter__(self):
        F = tempfile.NamedTemporaryFile()
        self.prevfd = os.dup(sys.stdout.fileno())
        os.dup2(F.fileno(), sys.stdout.fileno())
        self.prev = sys.stdout
        sys.stdout = os.fdopen(self.prevfd, "w")
        return F

    def __exit__(self, exc_type, exc_value, traceback):
        os.dup2(self.prevfd, self.prev.fileno())
        sys.stdout = self.prev

## 
## Example usage
##

## here is a hack to print directly to stdout
import ctypes
libc=ctypes.LibraryLoader(ctypes.CDLL).LoadLibrary("libc.so.6")
def directfdprint(s):
    libc.write(1, s, len(s))


print("I'm printing from python before capture")
directfdprint("I'm printing from libc before captrue\n")

with captured_stdout() as E:
    print("I'm printing from python in capture")
    directfdprint("I'm printing from libc in capture\n")

print("I'm printing from python after capture")
directfdprint("I'm printing from libc after captrue\n")

print("Capture contains: " + repr(file(E.name).read()))