初级文件IO——若干种文件共享操作 如何影响 文件文件描述符表

同一进程共享操作相同的文件

在同一个进程中多次open打开同一文件时，文件描述符可能会相同吗？

答：不可能。在同一进程里面，一旦某个文件描述符被用了，在close释放之前，别人不可能使用，所以指向同一文件的描述符不可能相同。

代码演示

 #include <stdio.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/stat.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <unistd.h>

 #define FILE_NAME "./file.txt"

 void print_error(char * str)
 {
     perror(str);
     exit(-);
 }

 int main(void)
 {
     int fd1 = ;
     int fd2 = ;

     fd1 = open(FILE_NAME, O_RDWR|O_TRUNC|O_APPEND);
     if(- == fd1) print_error("1 open fail");

     fd2 = open(FILE_NAME, O_RDWR|O_TRUNC|O_APPEND);
     if(fd2 == -) print_error("2 open fail");

     printf("fd1 = %d, fd2 = %d\n", fd1, fd2);    

     while()
     {
         write(fd2, "world\n", );
         sleep();
         write(fd1, "hello\n", );
     }

     return ;
 }

file.txt文件内容会出现覆盖写情况，看看共享操作时的文件描述符表长啥样

由图知道，正是由于不同的文件描述符，各自对应一个独立的文件表，在文件表中有属于自己的“文件位移量”，开始时都是0。各自从0开始写，每写一个字节向后移动一个字节，他们写的位置是重叠的，因此肯定会相互的覆盖。

问题如何解决

指定O_APPEND即可解决。必须每个open都要指定，有一个不指定就会覆盖，就先过马路一样，都要准守交通规则才能安全，开车的和行人，只要有一个不准守都会出事。

为什么使用O_APPEND可以解决？

文件长度信息是大家共享的，当文件被写入数据后，文件长度就会被更新，都指定O_APPEND后，使用不同的文件描述符写数据时，都会使用文件长度更新自己的文件位移量，保证每次都是在文件的最末尾写数据，就不会出现相互覆盖的情况。

多个进程之间，共享操作相同文件

代码演示

shareOp_file1.c

 #include <stdio.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/stat.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <unistd.h>

 #define FILE_NAME "./file.txt"

 void print_error(char * str)
 {
     perror(str);
     exit(-);
 }

 int main(void)
 {
     int fd1 = ;

     fd1 = open(FILE_NAME, O_RDWR|O_TRUNC|O_APPEND);
     if(- == fd1) print_error("1 open fail");

     printf("fd1 = %d\n", fd1);    

     while()
     {
         write(fd1, "hello\n", );
         sleep();
     }

     return ;
 }

shareOp_file2.c

 #include <stdio.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/stat.h>
 #include <fcntl.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <unistd.h>

 #define FILE_NAME "./file.txt"

 void print_error(char * str)
 {
     perror(str);
     exit(-);
 }

 int main(void)
 {
     int fd1 = ;

     fd1 = open(FILE_NAME, O_RDWR|O_TRUNC|O_APPEND);
     if(- == fd1) print_error("1 open fail");

     printf("fd1 = %d\n", fd1);    

     while()
     {
         write(fd1, "world\n", );
         sleep();
     }

     return ;
 }

不同进程打开同一文件时，各自使用的文件描述符值可能相等，比如我们例子中的1和2进程，它们open后的描述符就相等。之所以相同，是因为不同的进程有自己独立的文件描述符池，都是0~1023的范围，各自分配自己的，有可能分派到相等值的文件描述符。

进程表 和 文件描述符表

覆盖的原因

和单个进程打开多个文件类似，这种情况也会覆盖写。其原因是因为因为各自有独立的文件位移量。

解决办法

同样的，指定O_APPEND标志，写操作时，使用文件长度去更新文件位移量，保证各自操作时，都在文件的尾部操作，就不会出现相互覆盖的情况。

父子进程共享操作文件

独立打开文件

这种情况即多个进程独立打开同一文件实现共享操作，只不过这里面进程之间是父子关系

代码演示

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <unistd.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/stat.h>
 #include <fcntl.h>

 int main(void)
 {
     pid_t ret = ;
     int fd = ;

     ret = fork();
     if(ret > )
     {
         fd = open("./file.txt", O_RDWR|O_CREAT|O_APPEND, );

         write(fd, "hello\n", );
     }
     else if(ret == )
     {
         fd = open("./file.txt", O_RDWR|O_CREAT|O_APPEND, );

         write(fd, "world\n", );
     }

     return ;
 }

文件表结构

独立打开同一文件时，父子进程各自的文件描述符，指向的是不同的文件表。因为拥有不同的文件表，所以他们拥有各自独立的文件读写位置，会出现相互覆盖情况，如果不想相互覆盖，需要加O_APPEND标志。

fork之前打开文件

代码演示

 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <unistd.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/stat.h>
 #include <fcntl.h>

 int main(void)
 {
     pid_t ret = ;
     int fd = ;

     fd = open("./file.txt", O_RDWR|O_CREAT, );
     ret = fork();
     if(ret > )
     {
         write(fd, "hello\n", );
         printf("p, uid = %d, gid = %d\n", getuid(), getgid());
     }
     else if(ret == )
     {
         write(fd, "world\n", );
         printf("c, uid = %d, gid = %d\n", getuid(), getgid());
     }

     return ;
 }

文件表结构

子进程会继承父进程已经打开的文件描述符，如果父进程的3描述符指向了某个文件，子进程所继承的文件描述符3也会指向这个文件。像这种继承的情况，父子进程这两个相同的“文件描述符”指向的是相同的“文件表”。由于共享的是相同的文件表，所以拥有共同的文件读写位置，不会出现覆盖的情况。

子进程的0 1 2这三个打开的文件描述符，其实也是从父进程那里继承过来的，并不是子进程自己去打开的，同样的父进程的0 1 2又是从它的父进程那里继承过来的，最根溯源的话，都是从最原始的进程哪里继承过来的，参考：进程控制——三大主要进程 ，最原始的进程是init进程。

init进程会去打开标准输入，标注输出、标准出错输出这三个文件，然后0 1 2分别指向打开的文件，之后所有进程的0 1 2，实际上都是从最开始的init进程那里继承而来的。