系统编程-进程-先后fork或open一个文件的区别

关联博文：

当文件操作遇上fork

Linux内核的文件结构体

struct file {
    .........
    struct path        f_path;            //文件的路径
#define f_dentry    f_path.dentry
#define f_vfsmnt    f_path.mnt
    const struct file_operations    *f_op;//访问方式
    atomic_long_t        f_count;        //文件的引用计数，引用计数值为0时，文件才会关闭
    unsigned int         f_flags;        //标志位
    mode_t            f_mode;            //读写等权限
    loff_t            f_pos;             //读到了哪个位置
    struct fown_struct    f_owner;
    unsigned int        f_uid, f_gid;   //文件所属uid，gid
    struct file_ra_state    f_ra;

    u64            f_version;
#ifdef CONFIG_SECURITY
    void            *f_security;
#endif
    /* needed for tty driver, and maybe others */
    void            *private_data;

    .............
};

文件的引用计数，引用计数值为0时，文件才会被关闭。

两种情景分析：

1.fork()之前就open了文件，并且读取了部分内容

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

int main()
{
    int fd = open("tmp.txt",O_RDONLY);
    assert(fd!=-1);

    char buff[10]={0};

    pid_t pid = fork();

    if(pid == 0){
            read(fd,buff,1);  //子进程读1个字节内容
        printf("buff = %s\n",buff);

    }else if(pid  > 0){
        sleep(5);         //保证子进程可以先读文件
        read(fd,buff,2);  //父进程读2个字节
        printf("buff = %s\n",buff);
        wait(NULL);       //收尸，不获取死因
    }

    close(fd);
    return 0;
}

tmp.txt的内容为“niceday”

root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/process# gcc process.c  -o ab
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/process#
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/process# ./ab
buff = n
buff = ic

小结：

先open再fork，文件只被打开一次，父子进程共享一个文件描述信息，包括引用计数、读取位置等等。

虽然父子进程都读取了该文件，由于文件的引用计数始终为1，所以只需要close一次即可。

可以在子进程代码分支中close，也可以在父进程代码分支close，还可以在公共部分close。

子进程复制了父进程的文件表项指针， 指向的是同一个文件表项，如下图：

2.fork()调用之后open文件

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

int main()
{
    pid_t pid = fork();

    int fd = open("tmp.txt",O_RDONLY);
    assert(fd!=-1);

    char buff[10]={0};

    if(pid == 0){
            read(fd,buff,1);  //子进程读1个字节内容
        printf("buff = %s\n",buff);

    }else if(pid  > 0){
        sleep(5);         //保证子进程可以先读文件
        read(fd,buff,2);  //父进程读2个字节
        printf("buff = %s\n",buff);
        wait(NULL);       //收尸，不获取死因
    }

    close(fd);
    return 0;
}

tmp.txt的内容为“niceday”， 同上。

root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/process# gcc process.c  -o ab
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/process#
root@lmw-virtual-machine:/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/process# ./ab
buff = n
buff = ni

小结：

此时的文件描述信息不再是共享的，一个文件被打开了两次，即引用计数值为2，每个进程都有自己的一份，所以两个进程读写操作互不影响。

总结：

先open，再fork：子进程无条件继承父进程的文件描述信息，子进程和父进程指向同一个文件描述信息。
先fork，再open：子进程有自己的配置，和父进程的配置是相互独立的关系。所谓配置，例如文件描述信息。

文末，再来一幅图(不一样的精彩)

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