在 fork() 之后寻求有关“文件描述符”的简单描述

《Unix 环境中的高级编程》，第二版，作者：W. Richard Stevens。第 8.3 节 fork 函数。

描述如下：

父级和子级共享相同的文件偏移量非常重要。

考虑一个分叉子进程，然后等待子进程完成的进程。假设两个进程都写入标准输出作为其正常处理的一部分。如果父级的标准输出被重定向（可能通过 shell），则当子级写入标准输出时，子级必须更新父级的文件偏移量。

我的回应：

{1}这是什么意思？例如，如果父级的 std 输出重定向到“file1”，那么子级写入后应该更新什么？父级的原始 std 输出偏移量或重定向输出（即 file1）偏移量？不可能是后者吧？

{2}更新是如何完成的？通过子显式，通过操作系统隐式，通过文件描述符本身？分叉后，我认为父母和孩子各行其是，并拥有自己的文件描述符副本。那么子进程如何更新父进程的偏移量呢？

在这种情况下，子进程可以在父进程等待时写入标准输出；子进程完成后，父进程可以继续写入标准输出，因为知道其输出将附加到子进程写入的内容中。如果父级和子级不共享相同的文件偏移量，则这种类型的交互将更难以完成，并且需要父级执行显式操作。

如果父级和子级都写入同一个描述符，而没有任何形式的同步（例如让父级等待子级），则它们的输出将混合（假设它是在分叉之前打开的描述符）。尽管这是可能的，但这不是正常的操作模式。

分叉后处理描述符有两种正常情况。

1. 家长等待孩子完成。在这种情况下，父级不需要对其描述符执行任何操作。当子进程终止时，子进程读取或写入的任何共享描述符的文件偏移量都会相应更新。

2. 父母和孩子都各走各的路。这里，在分叉之后，父进程关闭它不需要的描述符，子进程也做同样的事情。这样，双方都不会干扰对方的打开描述符。这种情况在网络服务器中经常出现。

我的回复：

{3}当调用 fork() 时，我所理解的只是子级获得父级拥有的内容（在本例中为文件描述符）的副本，并执行其操作。如果父级和子级共享的文件描述符的任何偏移量发生更改，则只能是因为描述符记住了偏移量本身。我对吗？

我对这些概念有点陌生。

区分它们很重要文件描述符，它是一个小整数，进程在读取和写入调用中使用它来标识文件，并且文件描述，这是内核中的一个结构体。文件偏移量是文件描述的一部分。它存在于内核中。

作为示例，让我们使用这个程序：

#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/wait.h>

int main(void)
{
    int fd;

    fd = open("output", O_CREAT|O_TRUNC|O_WRONLY, 0666);

    if(!fork()) {
        /* child */
        write(fd, "hello ", 6);
        _exit(0);
    } else {
        /* parent */
        int status;

        wait(&status);
        write(fd, "world\n", 6);
    }
}

（省略了所有错误检查）

如果我们编译这个程序，调用它hello，然后像这样运行：

./hello

发生的情况如下：

该程序打开output文件，如果它不存在则创建它，或者如果它存在则将其截断为零大小。内核创建一个文件描述（在 Linux 内核中这是一个struct file）并将其与调用进程的文件描述符相关联（该进程的文件描述符表中尚未使用的最低非负整数）。文件描述符被返回并分配给fd在节目中。为了论证的方便，假设fd is 3.

该程序执行 fork()。新的子进程得到一个copy其父级的文件描述符表，但不复制文件描述。两个进程的文件表中的条目号 3 指向相同的struct file.

当子进程写入时，父进程等待。孩子的写导致前半部分"hello world\n"存储到文件中，并将文件偏移量增加 6。文件偏移量位于struct file!

孩子退出，父母退出wait()完成，父进程使用 fd 3 进行写入，该文件仍然与相同的文件描述相关联，该文件描述的文件偏移量已由子进程更新write()。所以消息的后半部分被存储after第一部分，不会像父级文件偏移量为零时那样覆盖它，如果文件描述未共享，就会出现这种情况。

最后父进程退出，内核看到struct file不再使用并释放它。