Linux父、子進程間的文件共享

在 Linux 系統(tǒng)中，父進程和子進程通過 fork() 創(chuàng)建之后，子進程會繼承父進程的所有文件描述符。這些文件描述符指向相同的文件表，從而實現(xiàn)了文件共享。

當調(diào)用 fork() 時，子進程會得到父進程所有文件描述符的副本。文件描述符是整數(shù)值，指向內(nèi)核中的文件表項。這意味著，父子進程的文件描述符指向相同的文件表項，并共享相同的文件狀態(tài)信息，比如文件偏移量、打開模式等。

父子進程共享文件表，意味著它們對同一個文件的操作會相互影響。例如，如果子進程修改了文件的偏移量，這個修改也會影響到父進程使用相同文件描述符的操作。

具體來說：

• 文件偏移量共享：父子進程對同一個文件的讀寫操作會影響同一個文件偏移量。這意味著如果子進程移動了文件指針（例如使用 lseek() 函數(shù)），父進程的文件偏移量也會發(fā)生變化。

• 文件鎖定：文件鎖定機制（如 flock() 和 fcntl()）也是在共享的文件表級別實現(xiàn)的。父子進程間的文件鎖定操作會相互影響。

以下是一個示例程序，展示了父子進程如何共享文件描述符，并說明文件偏移量在父子進程之間是如何共享的。

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <fcntl.h> int main() {    int fd = open("testfile.txt", O_CREAT | O_RDWR | O_TRUNC, 0644);    if (fd < 0) {        perror("open");        return 1;    }     // 向文件寫入數(shù)據(jù)    if (write(fd, "Parent process writes here.n", 28) < 0) {        perror("write");        close(fd);        return 1;    }     // 調(diào)用 fork 創(chuàng)建子進程    pid_t pid = fork();    if (pid < 0) {        perror("fork");        close(fd);        return 1;    } else if (pid == 0) {        // 子進程：寫入數(shù)據(jù)并移動文件偏移量        if (write(fd, "Child process writes here.n", 27) < 0) {            perror("write");            close(fd);            return 1;        }         // 移動文件偏移量        if (lseek(fd, 0, SEEK_SET) < 0) {            perror("lseek");            close(fd);            return 1;        }         // 子進程再次寫入數(shù)據(jù)        if (write(fd, "Child process again.n", 21) < 0) {            perror("write");            close(fd);            return 1;        }         close(fd);    } else {        // 父進程：等待子進程完成后再寫入數(shù)據(jù)        wait(NULL);         // 父進程繼續(xù)寫入數(shù)據(jù)        if (write(fd, "Parent process continues.n", 26) < 0) {            perror("write");            close(fd);            return 1;        }         close(fd);    }     return 0;}

程序說明：

• 父進程首先向文件中寫入了一行內(nèi)容。

• 子進程繼承了父進程的文件描述符，繼續(xù)向文件中寫入數(shù)據(jù)。

• 子進程通過 lseek() 函數(shù)將文件偏移量移至文件開頭，并再次寫入數(shù)據(jù)。

• 父進程等待子進程完成后，再次向文件中寫入數(shù)據(jù)。

運行該程序后，testfile.txt 文件的內(nèi)容可能如下：

Parent process writes here.Child process writes here.Child process again.Parent process continues.

從示例中可以看出，父子進程通過共享文件描述符，可以相互影響文件的讀寫操作。子進程的 lseek() 操作改變了文件偏移量，這一改變也影響到了父進程。在實際應用中，開發(fā)者需要小心管理這種共享關系，以避免文件讀寫操作間的沖突。

注意事項：

• 同步問題：父子進程共享文件描述符意味著它們對文件的操作是并發(fā)的，因此需要注意同步問題。例如，可能需要使用文件鎖機制來協(xié)調(diào)父子進程對文件的訪問。

• 文件關閉：在父子進程中，當任一進程關閉一個文件描述符時，這不會影響另一個進程對相同文件的訪問，因為每個文件描述符有獨立的引用計數(shù)。

通過理解父子進程之間的文件共享機制，可以在多進程編程中更好地管理文件操作，確保程序的正確性和性能。