14.多进程fork后不同进程会共享哪些资源
🔬 多进程fork后资源共享机制
📖 内容概览
本文详细介绍C++多进程编程中fork函数创建子进程后，父子进程之间资源共享的机制，包括文件描述符、内存映射、信号处理等方面，并通过示例代码演示资源共享的具体行为。
🎯 核心概念
✨ fork函数的基本概念
fork函数是创建新进程的系统调用，创建的子进程是父进程的副本。父子进程的虚拟存储空间用户空间是相同的，父进程的资源会被拷贝给子进程，但采用写时拷贝（Copy-on-Write）机制，只有在子进程修改数据时才会实际拷贝。
🔗 资源共享机制
父子进程在fork后共享以下资源：
- 文件描述符表：父进程打开的所有文件描述符在子进程中都存在副本
- 文件表和v-node表：所有进程共享文件表和v-node表，因此对文件的操作是共享的
- 内存映射：通过mmap创建的内存映射区域是共享的
- 信号处理函数：信号处理函数在fork后保持一致
🛠️ 代码示例
📝 文件描述符共享演示
#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>#include <sys/types.h>#include <sys/stat.h>#include <fcntl.h>#include <sys/wait.h>int main(){ int fd; char c[3];
/* 打开文件foobar.txt，采用只读形式 */ fd = open("foobar.txt", O_RDONLY, 0); if (fork() == 0) { // 子进程 read(fd, &c, 2); /* 读文件的两个字节到c中 */ c[2] = '\0'; printf("子进程读取: c = %s\n", c); exit(0); } else { // 父进程 wait(NULL); /* 等待子进程结束 */ read(fd, &c, 2); printf("父进程读取: c = %s\n", c); }}📋 运行结果
假设foobar.txt中的内容是”foobar”，编译运行后输出：
[gong@Gong-Computer cprogram]$ gcc -g fileshare2.c -o fileshare2[gong@Gong-Computer cprogram]$ ./fileshare2子进程读取: c = fo父进程读取: c = ob🔍 结果分析
🧩 共享文件指针
- 父子进程共享同一文件表，因此文件读写位置是共享的
- 子进程读取两个字节后，文件指针移动到位置2
- 父进程继续从位置2开始读取，因此读取到”ob”
- 这种共享机制使得父子进程可以协同操作同一文件
🧩 独立的文件描述符表
- 每个进程都有独立的文件描述符表
- 当父进程或子进程调用close(fd)时，只会关闭自己的文件描述符
- 只有当所有引用同一文件的文件描述符都关闭后，文件才会真正关闭
⚠️ 注意事项
- 写时拷贝机制：父子进程的内存空间在fork时是共享的，但当任一进程修改内存时，会触发写时拷贝，此时才会实际分配新的内存
- 信号处理：fork后子进程会继承父进程的信号处理函数，但子进程的信号掩码和挂起信号会被重置
- 文件锁：文件锁不会被继承，子进程需要重新获取锁
- 定时器：定时器不会被继承，子进程需要重新设置
- 进程ID和父进程ID：子进程的PID和PPID与父进程不同
📋 总结
- 共享资源：文件描述符表、文件表、v-node表、内存映射、信号处理函数
- 独立资源：进程ID、父进程ID、内存数据（写时拷贝）、信号掩码、挂起信号、文件锁、定时器
- 协同操作：通过共享文件指针，父子进程可以协同操作同一文件
- 写时拷贝：优化了fork的性能，避免了不必要的内存拷贝 理解fork后的资源共享机制对于编写正确的多进程程序至关重要，特别是在涉及文件操作、内存共享和信号处理时。