POSIX進程和文件描述符

Question

我是C下的進程用法的新手，我有一個與子進程中文件描述符的linux行為有關的問題。

我發現以下信息：子進程和父進程之間共享文件描述符，數字0、1,2的文件描述符是標准輸入輸出和錯誤，因此我認為如果分叉該進程，我將擁有相同的信息輸入和輸出目錄，但是當我在子進程中更改它時，它們在父進程中沒有更改。 我的問題是，它是否適用於每個文件描述符，因此，如果我決定說覆蓋子進程中的文件描述符編號100，則在子進程和父進程中會有所不同，或者僅文件描述符0、1、2被認為是特殊的。

最好的祝福

Answer 1

POSIX線程實際上與fork無關，所以我假設您是在談論進程而不是線程。 對於線程，沒有父級和子級的概念，並且它們共享相同的數據。

對於進程，每個進程都有自己的唯一文件描述符集，一個很小的非負數（不是文件句柄，這是C的概念）。

但是，這些文件描述符都指向共享池中的條目（例如，在內核內部）。 這允許所有進程具有自己的標准輸入，輸出和錯誤（描述符0、1和2），但有可能它們可以引用相同的“備份文件”。

因此，當您的進程派生時，它會獲得自己的文件描述符，但它們指向與父進程相同的共享池條目。

如果孩子隨后去關閉其文件描述符並重新打開它以指向其他位置，則僅影響孩子，而不影響父對象。

因此，假設您有兩個叉產生了三個進程，並且進程C已關閉並重新打開其標准輸出以轉到文件。 這是關於您所處情況的（某種）圖形指示：

Individual processes          Shared pool
          +------+            +------------------+
Process A | fd 1 | ----+----> | maps to /dev/tty |
          +------+     |      +------------------+
Process B | fd 1 | ----+
          +------+            +------------------+
Process C | fd 1 | ---------> | maps to new file |
          +------+            +------------------+

對於三種標准描述符，此行為絕非特殊，它適用於所有標准描述符。 實際上，描述符不僅可以保留在fork ，而且還可以（通常）通過exec生存，這使重定向在類似UNIX的操作系統下工作。 如果要使它在exec上自動關閉，則必須顯式標記一個描述符。

Answer 2

您可以將文件描述符視為數組的索引。 因此，對於標准輸入/輸出/錯誤的描述符，確實沒有什么特別的。

一旦分叉了該過程，就會有兩個這樣的數組，一個用於父級，一個用於子級。 因為它們被復制，所以它們的開始都是一樣的，但是一旦不同的進程開始打開和關閉其他文件描述符，它們將開始偏離。

Answer 3

子進程在fork()時獲取父級的打開文件表的副本 ，但是此后，父級或子級的任何更改（例如，打開新文件描述符或關閉現有的文件描述符）都不會反映在另一個。 在這方面，文件描述符0、1和2沒有什么特別的。

但是請注意，即使復制了打開的文件表（即文件描述符集），那些描述符所引用的打開文件也不會被復制。 這意味着對打開文件的更新（例如，使用lseek()更改當前文件位置）會影響這兩個過程。

線程是另一回事。 同一進程中的線程共享相同的打開文件表，因此所有線程都可以看到一個線程中的更改。 同樣，在這方面，文件描述符0、1和2沒有什么特別的。