fork - fork() 之后的文件描述符相同

Question

我试图了解在调用 fork() 后复制文件描述符的含义及其对争用的可能影响。

在“Linux 编程接口(interface)”24.2.1 (p517) 中:

When a fork() is performed, the child receives duplicates of all of the parent's file descriptors. These duplicates are made in the manner of dup(), which means that corresponding descriptors in the parent and the child refer to the same open file description.

当我运行相同的代码时:

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/wait.h>

int main(void) {
    char* fl = "/tmp/test_fd";
    int fd;
    fd = open(fl, O_CREAT|O_TRUNC|O_WRONLY, 0666);
    if(!fork()) {
        printf("cfd=%d\n", fd);
        _exit(0);
    } else {
        int status;
        printf("ffd=%d\n", fd);
        wait(&status);
        close(fd);
        unlink(fl);
    }
}

对于两个进程，我得到相同的文件描述符(编号？):ffd=3 和 cfd=3。但是当使用 dup() 运行这段代码时:

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdio.h>

int main(void) {
    char* fl = "/tmp/test_fd";
    int cfd, ffd;
    ffd = open(fl, O_CREAT|O_TRUNC|O_WRONLY, 0666);
    cfd = dup(ffd);
    printf("ffd=%d\n", ffd);
    printf("cfd=%d\n", cfd);
    close(ffd);
    unlink(fl);
}

我得到不同的文件描述符:ffd=3 和 cfd=4。

然后，我有以下问题:

什么意味着 fork() 创建了父文件描述符的副本？

当两个进程(父进程和子进程)在同一个文件描述符上同时执行 fstat() 之类的操作时，是否存在争用？

如果两个进程同时执行 fstat() 并且两个不同的文件描述符指向同一个文件呢？

Answer 1

当您看到短语“复制文件描述符”时，您需要将其理解为“创建一个新的文件描述符，该文件描述符指向另一个指向的相同事物”。

因此，当您复制 fd 3 时，您会得到 fd 4。它们不是相同的数字，但它们标识相同的对象。

在 fork 的情况下，您必须记住文件描述符的含义包含在进程中。许多进程都有一个有效的 fd 3，但它们并不都引用同一个对象。使用 fork，你有一个 fd 3 的副本，它也是 fd 3，但在不同的过程中，所以那些 3 本质上并不相同；它们是相同的，因为 fork 做了一个副本。

您可以关闭 fd 并在子进程中打开另一个文件，并且您仍然有两个 fd 3 有效的进程，但它们不再是同一事物的副本。或者您可以让 child 复制 fd 3 以获取 fd 4，然后关闭 fd 3，然后您将在父项中使用 fd 3，在子项中使用 fd 4 来引用同一个对象。

不同进程中的相同数字没有任何意义。

另请注意，文件描述符引用的对象不是文件。在文件描述符和文件之间有一些东西，它被称为打开文件描述。 fork 和 dup 都会导致共享打开的打开文件描述。共享的主要后果是当当前文件位置(由 lseek 设置或由 read 和 write 设置)更改时，所有相关的文件描述符都会受到影响，并且当标志(如 O_NONBLOCK )被更改，所有相关的文件描述符都会受到影响。

相比之下，如果您 open同一个文件两次，你得到两个引用同一个文件的文件描述符，但是通过不同的打开文件描述，所以他们有独立的标志和寻找位置。
fstat作为一个只读操作，我看不出你在想象什么样的“争用”。