执行时关闭标识位 FD_CLOEXEC 的作用

时间：2023-05-20 08:58:26

首先先回顾 apue 中对它的描述：

① 表示描述符在通过一个 exec 时仍保持有效（书P63，3.14节 fcntl 函数，在讲 F_DUPFD 时顺便提到）

② 对打开文件的处理与每个描述符的执行时关闭（close-on-exec）标志值有关。

见图 3-1 节中对 FD_CLOEXEC 的说明，进程中每个打开描述符都有一个执行时关闭标志。若此标志设置，

则在执行 exec 时关闭该描述符，否则该描述符仍打开。除非特地用 fcntl 设置了该标志，否则系统的默认

操作是在执行 exec 后仍保持这种描述符打开。（书P190，8.10节 exec 函数）

概括为：

① FD_CLOEXEC 是“文件描述符”的标志

② 此标志用来控制在执行 exec 后，是否关闭对应的文件描述符

（关闭文件描述符即不能对文件描述符指向的文件进行任何操作）

下面以一个例子进行说明，包含两个独立程序，一个用来表示父进程，另一个表示它的子进程

父进程 parent.c：

// parent.c

#include <fcntl.h>

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

int main()

{

    int fd = open("test.txt",O_RDWR|O_APPEND);

    if (fd == -)

    {

        printf("The file test.txt open failed ! The fd = %d\n",fd);

        execl( "/bin/touch", "touch", "test.txt", (char*)NULL );

        return ;

    }

    else

    {

        printf("The file test.txt open success ! The fd = %d\n", fd);

    }

    printf("fork!\n");

    // 什么也不写，相当于系统默认 fcntl(fd, F_SETFD, 0) ，即用 execl 执行子进程时，

    // 不打开“执行时关闭”标识位 FD_CLOEXEC，此时子进程可以向 test.txt 写入字符串

char *s="The Parent Process Writed !\n";

    pid_t pid = fork();

    if(pid == )                                        /* Child Process */

    {

        printf("***** exec child *****\n");

        execl("child", "./child", &fd, NULL);

        printf("**********************\n");

    }

    // 等待子进程执行完毕

    wait(NULL);

    ssize_t writebytes = write(fd,s,strlen(s));

    if ( writebytes == - )

    {

         printf("The Parent Process Write To fd : %d Failed !\n", fd);

    }

    close(fd);

    return ;

}
 

子进程 child.c

//child.c

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <string.h>

int main(int argc, char *argv[])

{

    printf("argc = %d\n",argc);

    if ( argv[] == NULL )

    {

        printf("There is no Parameter !\n");

        return ;

    }

    int fd = *argv[];

    printf("child fd = %d\n",fd);

    char *s = "The Child Process Writed !\n";

    ssize_t writebytes = write(fd, (void *)s, strlen(s));

    if ( writebytes == - )

    {

        printf("The Child Process Write To fd : %d Failed !\n", fd);

    }

    close(fd);

    return ;

}

此时观察 test.txt ，得到结果

The Child Process Writed !

The Parent Process Writed !

因为代码中没做任何操作，系统默认是不设置“执行时关闭标识位”的。

现在在代码中进行设置这个标志：

…………前面代码省略 
printf("fork!\n");
 
fcntl(fd, F_SETFD, 1);
 
char *s="The Parent Process Writed !\n";

…………后面代码省略

此时再观察 test.txt，发现只能看到父进程的输出了：

The Parent Process Writed !

更标准的写法是：

…………前面代码省略

printf("fork!\n");
 
// 和 fcntl(fd, F_SETFD, 1) 等效，但这是标准写法，即用 FD_CLOEXEC 取代直接写1

int tFlags = fcntl(fd, F_GETFD);

fcntl(fd, F_SETFD, tFlags | FD_CLOEXEC );

char *s="The Parent Process Writed !\n";
…………后面代码省略

推荐后面一种写法。

如果在后面重新进行设置 fcntl(fd, F_SETFD, 0) ，即可重新看到子进程的输出（读者可以自己尝试）。

那么问题来了，如果子进程不使用 exec 函数执行的这种方式呢？

那么理论上设置这个标志是无效的。

// parent.c

#include <fcntl.h>

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

#include <string.h>

#include <stdlib.h>

int main()

{

    int fd = open("test.txt",O_RDWR|O_APPEND);

    if (fd == -)

    {

        printf("The file test.txt open failed ! The fd = %d\n",fd);

        execl( "/bin/touch", "touch", "test.txt", (char*)NULL );

        return ;

    }

    else

    {

        printf("The file test.txt open success ! The fd = %d\n", fd);

    }

    printf("fork!\n");

    // 系统默认 fcntl(fd, F_SETFD, 0) ，即用 execl 执行子进程时，

    // 不打开“执行时关闭”标识位 FD_CLOEXEC

    //fcntl(fd, F_SETFD, 1);

    //fcntl(fd, F_SETFD, 0);

    // 和 fcntl(fd, F_SETFD, 1) 等效，但这是标准写法，即用 FD_CLOEXEC 取代直接写1

    int tFlags = fcntl(fd, F_GETFD);

    fcntl(fd, F_SETFD, tFlags | FD_CLOEXEC );

    char *s="The Parent Process Writed !\n";

    pid_t pid = fork();

    if(pid == )                                        /* Child Process */

    {

        printf("***** exec child *****\n");

        // execl("child", "./child", &fd, NULL);

        // 注意下面，子进程不用 exec 函数，而是改成直接写入处理

        // 此时文件描述符标识位 FD_CLOEXEC 不再起作用

        // 即使设置这个标识位，子进程一样可以写入

        char *s = "The Child Process Writed !\n";

        ssize_t writebytes = write(fd, (void *)s, strlen(s));

        if ( writebytes == - )

        {

            printf("Child Process Write To fd : %d Failed !\n", fd);

        }       

        printf("**********************\n");

        // 注意这里结束子进程，但不要关闭文件描述符，否则父进程无法写入

        exit();

    }

    // 等待子进程执行完毕

    wait(NULL);

    ssize_t writebytes = write(fd,s,strlen(s));

    if ( writebytes == - )

    {

            printf("The Parent Process Write To fd : %d Failed !\n", fd);

    }

    close(fd);

    return ;

}

注意修改后的地方：

if(pid == )                                        /* Child Process */

{

        printf("***** exec child *****\n");

        // execl("child", "./child", &fd, NULL);

        // 注意下面，子进程不用 exec 函数，而是改成直接写入处理

        // 此时文件描述符标识位 FD_CLOEXEC 不再起作用

        // 即使设置这个标识位，子进程一样可以写入

        char *s = "The Child Process Writed !\n";

        ssize_t writebytes = write(fd, (void *)s, strlen(s));

        if ( writebytes == - )

        {

            printf("The Child Process Write To fd : %d Failed !\n", fd);

        }       

        printf("**********************\n");

        // 注意这里结束子进程，但不要关闭文件描述符，否则父进程无法写入

        exit();

}

在前面仍然要设置标志：

int tFlags = fcntl(fd, F_GETFD);

fcntl(fd, F_SETFD, tFlags | FD_CLOEXEC );

重新编译，观察结果，发现子进程又可以重新写文件了：

The Child Process Writed !

The Parent Process Writed !

证明设置这个标志，对不用 exec 的子进程是没有影响的。

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