vfork() 后为何关闭相同文件符不会产生错误？
2024-05-06 15:45:46
在 vfork() 后关闭相同文件符不会导致错误的原因
简介
vfork() 是一个系统调用，它创建一个新的进程，这个进程与父进程共享相同的地址空间。这意味着，在 vfork() 调用之后，父进程和子进程都可以访问相同的内存。
问题
给定下面的代码片段：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int main() {
int pipefds[2];
int file = open("test.txt", O_RDWR);
if (pipe(pipefds) == -1) {
perror("pipe");
exit(EXIT_FAILURE);
}
pid_t pid = vfork();
if (pid == -1) {
perror("vfork");
exit(EXIT_FAILURE);
}
if (pid == 0) {
// 子进程
close(pipefds[1]);
close(file); // 这不会导致错误
execlp("grep", "grep", "test", NULL);
exit(EXIT_FAILURE); // execlp 失败后不会执行到此行
} else {
// 父进程
close(pipefds[0]);
close(file); // 这会导致错误
}
return 0;
}
在上面的代码中，我们创建了一个管道 pipefds 和一个文件符 file 。然后，我们使用 vfork() 创建一个子进程，在子进程中关闭 pipefds[1] 和 file 文件描述符。我们观察到，在子进程中关闭 pipefds[1] 不会导致错误，而关闭 file 会导致错误。为什么会出现这种情况？
原因
原因在于 vfork() 和 exec() 函数之间的区别。
vfork() 创建一个子进程，但它不会复制父进程的地址空间。子进程与父进程共享相同的内存空间，直到子进程调用 exec() 。
exec() 替换子进程的地址空间，使用新程序的代码和数据。这会断开子进程与父进程的内存连接。
因此，在子进程中关闭 pipefds[1] 不会影响父进程的文件描述符，因为在子进程调用 exec() 之前，它们共享相同的地址空间。但是，关闭 file 会导致错误，因为 exec() 之后子进程的地址空间会发生变化，父进程就不再有对 file 的引用了。
pipefds[0] 的读取
即使 pipefds[0] 已在子进程中关闭，你仍然可以从 pipefds[0] 中读取，因为父进程仍然保留对 pipefds[0] 的文件描述符。这是因为 pipefds[0] 在 vfork() 之后没有被关闭，并且在子进程调用 exec() 之前，它与父进程共享相同的地址空间。因此，父进程仍然可以访问 pipefds[0] 。
结论
在 vfork() 和 exec() 之间，子进程和父进程共享相同的地址空间。因此，子进程关闭文件描述符不会影响父进程的文件描述符，除非子进程关闭的是父进程不再需要的描述符（如 pipefds[1] ）。然而，在子进程调用 exec() 之后，子进程的地址空间会发生变化，父进程不再有对子进程文件描述符的引用，因此关闭这些描述符会导致错误。
常见问题解答
- 为什么在子进程中关闭 ** pipefds[1] 不会影响父进程的文件描述符？**
因为在子进程调用 exec() 之前，子进程和父进程共享相同的地址空间，因此对 pipefds[1] 的关闭不会影响父进程。
- 为什么在子进程中关闭 ** file 会导致父进程的文件描述符关闭？**
因为在 exec() 调用之后，子进程的地址空间会发生变化，父进程就不再有对 file 的引用了。
- 为什么即使 ** pipefds[0] 在子进程中关闭，父进程仍然可以从中读取？**
因为 pipefds[0] 在 vfork() 之后没有被关闭，并且在子进程调用 exec() 之前，它与父进程共享相同的地址空间。
- 在哪些情况下，子进程中关闭的文件描述符会影响父进程的文件描述符？
如果父进程在子进程调用 exec() 之前关闭了文件描述符，那么子进程中的关闭也会影响父进程。
- 在 ** vfork() 之后使用 ** exec()** 有什么好处？**
vfork() 和 exec() 结合使用可以创建高效的子进程，因为子进程不必复制父进程的地址空间。
