fork与文件描述符、标准I/O

Unix/Linux编程实践教程 有两道习题8.4/8.5

main() 
{ 
    int fd; 
    int pid; 
 
    char msg1[]="Test 1 2 3 ..
"; 
    char msg2[]="Hello, hello
"; 
 
    fd=creat("testfile",0644); 
    write(fd,msg1,strlen(msg1)); 
    pid=fork(); 
    write(fd,msg2,strlen(msg2)); 
 
    close(fd); 
}

8.4输出是：

Test 1 2 3 ..
Hello, hello
Hello, hello

但是：

main()
{
    FILE *fp;
    int pid;

    char msg1[]="Test 1 2 3 ..
";
    char msg2[]="Hello, hello
";

    fp=fopen("testfile2","w");
    fprintf(fp,"%s",msg1);
    pid=fork();
    fprintf(fp,"%s",msg2);

    fclose(fp);
}

8.5输出是：

Test 1 2 3 ..
Hello, hello
Test 1 2 3 ..
Hello, hello

分析：

先来看下“STDOUT_FILENO”和“FILE *stdout”的区别：

stdin / stdout / stderr是FILE*类型，供标准C++一级提供的文件操作函数库使用，定义在头文件<stdio.h>中。

STDIN_FILENO / STDOUT_FILENO / STDERR_FILENO 是int类型，其实质是文件描述符(值分别为0,1,2)，定义在头文件<unistd.h>中。

FILE * stdin / stdout / stderr 对应的文件描述符(fd)分别是 STDIN_FILENO(0) / STDOUT_FILENO(1) / STDERR_FILENO(2) 。

两者的差别主要是标准I/O是带缓冲(具体见下面说明)的，而STDIN_FILENO / STDOUT_FILENO / STDERR_FILENO是不带缓冲的。

 

我们只需记住：

使用stdin / stdout / stderr的函数主要有：fread、fwrite、fclose等，基本上都以f开头。

使用STDIN_FILENO / STDOUT_FILENO / STDERR_FILENO的函数有：read、write、close等。

 

下面看下关于"printf"/"write"和缓冲的说明：

printf是在stdio.h中声明的函数，而标准IO都是带缓冲的，所以printf是带缓冲的。而write则是不带缓冲的。

标准IO在输入或输出到终端设备时，它们是行缓冲的，否则(文件)它们是全缓冲的。而标准错误流stderr是不使用缓冲的。更为准确的描述是：当且仅当标准输入和标准输出并不涉及交互式设备使，他们才是全缓冲的。标准出错流不使用缓冲。

下列情况会引发缓冲区的刷新(清空缓冲区)：

1、缓冲区满时；
2、执行flush语句；
3、执行endl语句(printf是" ")；
4、关闭文件。

综上所述，8.5的代码在主线程因为关闭文件才将字符全部输出到文件中，因此文件所有内容都是两份，而类比forkdemo1.c情况，代码执行情况都是一样的，msg1这句已经执行，但是内容在缓冲区中并未被输出，直到碰见关闭文件才将内容全部输出。

 

“上图来自The Linux Programming Interface - 5.5 Duplicating File Descriptors”

进程A的fd1和fd20这种就是dup类系统调用的结果,
进程A的fd2和进程B的fd2就是fork的结果（fork之后指向相同的文件）,
进程A的fd0和进程B的fd3最终指向同一个inode，这是这两个进程都调用过open的结果，此时两个文件不共享文件内的偏移,
文件偏移是存放在第二个表中的，所以不管是dup还是fork，都是共享同一组偏移.

将程序改为：增加一行fflush

main()
{
    FILE *fp;
    int pid;

    char msg1[]="Test 1 2 3 ..
";
    char msg2[]="Hello, hello
";

    fp=fopen("testfile2","w");
    fprintf(fp,"%s",msg1);
    fflush(fp);
    pid=fork();
    fprintf(fp,"%s",msg2);

    fclose(fp);
}

输出结果两者就是一样的。 

参考资料：

关于fork之后父子进程的文件描述符关系有些疑问？-Linux环境编程-ChinaUnix.net

http://bbs.chinaunix.net/thread-4166362-1-1.html

Linux学习之"fork函数" - lq0729 - 博客园

http://www.cnblogs.com/lq0729/archive/2011/10/24/2222536.html