Linux父、子進(jìn)程間的文件共享

在 Linux 系統(tǒng)中，父進(jìn)程和子進(jìn)程通過(guò) fork() 創(chuàng)建之后，子進(jìn)程會(huì)繼承父進(jìn)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(shí)現(xiàn)了文件共享。

當(dāng)調(diào)用 fork() 時(shí)，子進(jìn)程會(huì)得到父進(jìn)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(xiàng)。這意味著，父子進(jìn)程的文件描述符指向相同的文件表項(xiàng)，并共享相同的文件狀態(tài)信息，比如文件偏移量、打開(kāi)模式等。

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

具體來(lái)說(shuō)：

• 文件偏移量共享：父子進(jìn)程對(duì)同一個(gè)文件的讀寫(xiě)操作會(huì)影響同一個(gè)文件偏移量。這意味著如果子進(jìn)程移動(dòng)了文件指針（例如使用 lseek() 函數(shù)），父進(jìn)程的文件偏移量也會(huì)發(fā)生變化。

• 文件鎖定：文件鎖定機(jī)制（如 flock() 和 fcntl()）也是在共享的文件表級(jí)別實(shí)現(xiàn)的。父子進(jìn)程間的文件鎖定操作會(huì)相互影響。

以下是一個(gè)示例程序，展示了父子進(jìn)程如何共享文件描述符，并說(shuō)明文件偏移量在父子進(jìn)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(xiě)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(jìn)程    pid_t pid = fork();    if (pid < 0) {        perror("fork");        close(fd);        return 1;    } else if (pid == 0) {        // 子進(jìn)程：寫(xiě)入數(shù)據(jù)并移動(dòng)文件偏移量        if (write(fd, "Child process writes here.n", 27) < 0) {            perror("write");            close(fd);            return 1;        }         // 移動(dòng)文件偏移量        if (lseek(fd, 0, SEEK_SET) < 0) {            perror("lseek");            close(fd);            return 1;        }         // 子進(jìn)程再次寫(xiě)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(jìn)程：等待子進(jìn)程完成后再寫(xiě)入數(shù)據(jù)        wait(NULL);         // 父進(jìn)程繼續(xù)寫(xiě)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(shuō)明：

• 父進(jìn)程首先向文件中寫(xiě)入了一行內(nèi)容。

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

• 子進(jìn)程通過(guò) lseek() 函數(shù)將文件偏移量移至文件開(kāi)頭，并再次寫(xiě)入數(shù)據(jù)。

• 父進(jìn)程等待子進(jìn)程完成后，再次向文件中寫(xiě)入數(shù)據(jù)。

運(yùn)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(jìn)程通過(guò)共享文件描述符，可以相互影響文件的讀寫(xiě)操作。子進(jìn)程的 lseek() 操作改變了文件偏移量，這一改變也影響到了父進(jìn)程。在實(shí)際應(yīng)用中，開(kāi)發(fā)者需要小心管理這種共享關(guān)系，以避免文件讀寫(xiě)操作間的沖突。

注意事項(xiàng)：

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

• 文件關(guān)閉：在父子進(jìn)程中，當(dāng)任一進(jìn)程關(guān)閉一個(gè)文件描述符時(shí)，這不會(huì)影響另一個(gè)進(jìn)程對(duì)相同文件的訪問(wèn)，因?yàn)槊總€(gè)文件描述符有獨(dú)立的引用計(jì)數(shù)。

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