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

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <sys/types.h>
 3 #include <sys/stat.h>
 4 #include <fcntl.h>
 5 #include <stdlib.h>
 6 #include <unistd.h>
 7 
 8 #define FILE_NAME "./file.txt"
 9 
10 void print_error(char * str)
11 {
12     perror(str);
13     exit(-1);
14 }
15 
16 int main(void)
17 {
18     int fd1 = 0;
19     int fd2 = 0;
20         
21     fd1 = open(FILE_NAME, O_RDWR|O_TRUNC|O_APPEND);
22     if(-1 == fd1) print_error("1 open fail");
23 
24     fd2 = open(FILE_NAME, O_RDWR|O_TRUNC|O_APPEND);
25     if(fd2 == -1) print_error("2 open fail");
26 
27     printf("fd1 = %d, fd2 = %d\n", fd1, fd2);    
28 
29     while(1)
30     {
31         write(fd2, "world\n", 6);
32         sleep(1);
33         write(fd1, "hello\n", 6);
34     }
35 
36     return 0;
37 }

View Code

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

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <sys/types.h>
 3 #include <sys/stat.h>
 4 #include <fcntl.h>
 5 #include <stdlib.h>
 6 #include <unistd.h>
 7 
 8 #define FILE_NAME "./file.txt"
 9 
10 
11 void print_error(char * str)
12 {
13     perror(str);
14     exit(-1);
15 }
16 
17 
18 int main(void)
19 {
20     int fd1 = 0;
21     
22     fd1 = open(FILE_NAME, O_RDWR|O_TRUNC|O_APPEND);
23     if(-1 == fd1) print_error("1 open fail");
24 
25     
26     printf("fd1 = %d\n", fd1);    
27 
28     while(1)
29     {
30         write(fd1, "hello\n", 6);
31         sleep(1);
32     }
33 
34 
35     
36     return 0;
37 }

View Code

shareOp_file2.c

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <sys/types.h>
 3 #include <sys/stat.h>
 4 #include <fcntl.h>
 5 #include <stdlib.h>
 6 #include <unistd.h>
 7 
 8 #define FILE_NAME "./file.txt"
 9 
10 
11 void print_error(char * str)
12 {
13     perror(str);
14     exit(-1);
15 }
16 
17 
18 int main(void)
19 {
20     int fd1 = 0;
21     
22     fd1 = open(FILE_NAME, O_RDWR|O_TRUNC|O_APPEND);
23     if(-1 == fd1) print_error("1 open fail");
24 
25     
26     printf("fd1 = %d\n", fd1);    
27 
28     while(1)
29     {
30         write(fd1, "world\n", 6);
31         sleep(1);
32     }
33 
34 
35     
36     return 0;
37 }

View Code

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

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <sys/types.h>
 4 #include <unistd.h>
 5 #include <sys/types.h>
 6 #include <sys/stat.h>
 7 #include <fcntl.h>
 8 
 9 int main(void)
10 {
11     pid_t ret = 0;
12     int fd = 0;
13     
14     ret = fork();
15     if(ret > 0)
16     {
17         fd = open("./file.txt", O_RDWR|O_CREAT|O_APPEND, 0664);
18         
19         write(fd, "hello\n", 6);
20     }
21     else if(ret == 0)
22     {
23         fd = open("./file.txt", O_RDWR|O_CREAT|O_APPEND, 0664);
24         
25         write(fd, "world\n", 6);
26     }
27     
28     return 0;
29 }

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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

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <sys/types.h>
 4 #include <unistd.h>
 5 #include <sys/types.h>
 6 #include <sys/stat.h>
 7 #include <fcntl.h>
 8 
 9 int main(void)
10 {
11     pid_t ret = 0;
12     int fd = 0;
13     
14     fd = open("./file.txt", O_RDWR|O_CREAT, 0664);
15     ret = fork();
16     if(ret > 0)
17     {
18         write(fd, "hello\n", 6);
19         printf("p, uid = %d, gid = %d\n", getuid(), getgid());
20     }
21     else if(ret == 0)
22     {
23         write(fd, "world\n", 6);
24         printf("c, uid = %d, gid = %d\n", getuid(), getgid());
25     }
26     
27     return 0;
28 }