windows - 为什么我不能按顺序重定向到两个输入流 `0<` 和 `3<`？

Question

当我尝试将多个文件重定向到多个流时，如以下示例所示，一切都按预期进行:

3< stream3.txt 4< stream4.txt echo/

与 echo/ 甚至功能代码块相比，类似的东西也适用于更多的流和文件以及其他命令。即使使用保留的输出流 1 和 2 似乎也能正常工作。

但是，一旦我按照给定顺序对以下流执行此操作:

0< stream0.txt 3< stream3.txt echo/

托管命令提示符实例立即关闭。

当我改变流的顺序时，它再次正常工作:

3< stream3.txt 0< stream0.txt echo/

那么，当我尝试按顺序将输入重定向到流 0 和 3 时，为什么 cmd 实例意外终止？

我使用的是 Windows 7 (x64)。

---

当我在尝试执行上述失败的输入重定向之前通过 cmd 打开一个新的命令提示符实例时:

cmd
0< stream0.txt 3< stream3.txt echo/

我可以阅读出现的错误消息——假设文本文件包含其基本名称后跟一个换行符:

'stream3' is not recognised as an internal or external command, operable program or batch file.

当我执行以下操作时，我可以看到这两个文件实际上都被重定向了:

cmd /V
0< stream0.txt 3< stream3.txt (set /P #="" & echo/!#!)

cmd /V
0< stream0.txt 3< stream3.txt (<&3 set /P #="" & echo/!#!)

各自的输出:

stream0

和:

stream3

这到底是怎么回事？

Answer 1

注意:这是对 cmd 中发生的事情的简化重定向的命令被执行。

让我们从指示的命令开始

0< file1  3< file2 echo/

命令被解析并在内存中创建所需重定向的表示，某种表/列表将保存有关重定向的信息:重定向哪个句柄，旧保存的句柄，句柄应指向的位置重定向时，...

    Redirection requests
   ------------------------------- 
    redirect   saved   redirectTo
   +--------+--------+------------
R1 | 0                 file1
   |
R2 | 3                 file2

此时(解析命令后)没有任何流发生变化。

还有一个系统表处理每个文件描述符(在我们的例子中，cmd 流)真正指向的位置。

    File descriptors
   ------------------  
    points to
   +----------------- 
 0 | stdin
 1 | stdout
 2 | stderr
 3 |
 4 |

注意这不完全正确，底层结构有点复杂，但这样更容易看出它是如何工作的

当要执行命令时，调用内部SetRedir 函数。它迭代先前的重定向请求表，保存现有句柄并创建所需的新句柄。初始状态为

    Redirection requests                         File descriptors
   -------------------------------              ------------------
    redirect   saved   redirectTo                points to
   +--------+--------+------------              +-----------------
R1 | 0                 file1                  0 | stdin
   |                                          1 | stdout
R2 | 3                 file2                  2 | stderr
                                              3 |
                                              4 |

检索到重定向请求表 (R1) 中的第一个元素，将流 0 重定向到文件 1 的请求。有必要保存当前句柄以便以后能够恢复它。对于此操作，_dup()功能被使用。它将使用最小的可用文件描述符(上表中的流 3)为传递的文件描述符(我们代码中的流 0)创建一个别名。保存操作和旧句柄关闭后的情况是

   R1[saved] = _dup( R1[redirect] );
   _close( R1[redirect] );

    Redirection requests                         File descriptors
   -------------------------------              ------------------
    redirect   saved   redirectTo                points to
   +--------+--------+------------              +-----------------
R1 | 0        3        file1                  0 |          ---\
   |                                          1 | stdout      | 
R2 | 3                 file2                  2 | stderr      |
                                              3 | stdin   <<--/
                                              4 |

保存后，通过打开请求的文件完成重定向，在文件描述符表中关联打开的文件句柄。在这种情况下 _dup2()函数处理操作

 _dup2( CreateFile( R1[redirectTo] ), R1[redirect] );

    Redirection requests                         File descriptors
   -------------------------------              ------------------
    redirect   saved   redirectTo                points to
   +--------+--------+------------              +-----------------
R1 | 0        3        file1                  0 | file1   <<---
   |                                          1 | stdout
R2 | 3                 file2                  2 | stderr
                                              3 | stdin 
                                              4 |

第一次重定向已经完成。是时候做同样的操作了第二个。首先，使用 _dup() 函数保存旧句柄。这会将请求的文件描述符 (3) 与最低可用描述符 (4) 相关联

   R2[saved] = _dup( R2[redirect] );
   _close( R2[redirect] );

    Redirection requests                         File descriptors
   -------------------------------              ------------------
    redirect   saved   redirectTo                points to
   +--------+--------+------------              +-----------------
R1 | 0        3        file1                  0 | file1
   |                                          1 | stdout
R2 | 3        4        file2                  2 | stderr
                                              3 |         ---\
                                              4 | stdin  <<--/

重定向是通过打开输入文件并将其与文件描述符相关联来完成的

_dup2( CreateFile( R2[redirectTo] ), R2[redirect] );

    Redirection requests                         File descriptors
   -------------------------------              ------------------
    redirect   saved   redirectTo                points to
   +--------+--------+------------              +-----------------
R1 | 0        3        file1                  0 | file1
   |                                          1 | stdout
R2 | 3        4        file2                  2 | stderr
                                              3 | file2  <<---
                                              4 | stdin

重定向已经完成，执行命令时流0重定向到file1，流3重定向到file2。

一旦完成，就该恢复流程了。 ResetRedir() 函数处理操作。它再次使用 _dup2() 函数将保存的句柄传输到原始文件描述符。这里的问题出现了，因为保存的描述符被改变了

_dup2( R1[saved], R1[redirect] );
R1[saved] = null;

    Redirection requests                         File descriptors
   -------------------------------              ------------------
    redirect   saved   redirectTo                points to
   +--------+--------+------------              +-----------------
R1 | 0                 file1                  0 | file2  <<--\
   |                                          1 | stdout     |
R2 | 3        4        file2                  2 | stderr     |
                                              3 |         ---/
                                              4 | stdin

现在，第二次重定向完成相同的操作

_dup2( R2[saved], R2[redirect] );
R2[saved] = null;

    Redirection requests                         File descriptors
   -------------------------------              ------------------
    redirect   saved   redirectTo                points to
   +--------+--------+------------              +-----------------
R1 | 0                 file1                  0 | file2
   |                                          1 | stdout
R2 | 3                 file2                  2 | stderr
                                              3 | stdin  <<--\
                                              4 |         ---/

一旦重定向被移除，&0句柄指向file2并且stdin流被存储在&3。这可以测试为

@echo off
    setlocal enableextensions disabledelayedexpansion

    >file1 echo This is file 1
    >file2 echo This is file 2

    echo Test 1 - trying to read from stdin after redirection
    cmd /v /c"( 0< file1 3< file2 echo - test1 ) &     set /p .=prompt & echo !.!"

    echo(
    echo(

    echo Test 2 - trying to read from stream 3 after redirection
    cmd /v /c"( 0< file1 3< file2 echo - test 2 ) & <&3 set /p .=prompt & echo !.!"

那会产生

W:\>testRedirection.cmd
Test 1 - trying to read from stdin after redirection
- test1
prompt This is file 2


Test 2 - trying to read from stream 3 after redirection
- test 2
prompt This is typed text
This is typed text

W:\>

可以看出，在第一个测试中，set/p已经从file2中读取，而在第二个测试中，试图从&3中读取 可以访问 stdin 流。