O_CLOEXEC模式和FD_CLOEXEC选项

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本文深入探讨了O_CLOEXEC模式和FD_CLOEXEC选项在文件描述符管理中的作用，特别是在exec调用和多线程环境中的表现。通过示例代码展示了这两种方法如何影响文件描述符的行为，并提供了具体的测试步骤来验证它们的效果。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

O_CLOEXEC模式和FD_CLOEXEC选项

调用open函数O_CLOEXEC模式打开的文件描述符在执行exec调用新程序中关闭，且为原子操作。
调用open函数不使用O_CLOEXEC模式打开的文件描述符，然后调用fcntl 函数设置FD_CLOEXEC选项，效果和使用O_CLOEXEC选项open函数相同，但分别调用open、fcnt两个函数，不是原子操作，多线程环境中存在竞态条件，故用open函数O_CLOEXEC选项代替之。
调用open函数O_CLOEXEC模式打开的文件描述符，或是使用fcntl设置FD_CLOEXEC选项，这二者得到（处理）的描述符在通过fork调用产生的子进程中均不被关闭。
调用dup族类函数得到的新文件描述符将清除O_CLOEXEC模式。

code:

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

#define err_sys(fmt, arg...) \
do { \
    printf(fmt, ##arg);\
    printf("\nerrno:%d %s\n", errno, strerror(errno));\
    exit(EXIT_FAILURE);\
} while (0)


int main()
{
    int fd, fd2, val;
    pid_t pid;
#ifdef _O_CLOEXEC
    if ((fd = open("my.txt", O_RDWR | O_CREAT | O_CLOEXEC, 0600)) < 0) 
#else
    if ((fd = open("my.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0600)) < 0) 
#endif
        err_sys("open error");

#ifdef _DUP
    if ((fd2 = dup(fd)) < 0)
        err_sys("dup error");
    if (write(fd2, "123", 3) < 0)
        err_sys("write error");
#endif

#ifdef _FCNTL_CLOEXEC
    if ((val = fcntl(fd, F_GETFD)) < 0)
        err_sys("fcntl(F_GETFD) error");

    val |= FD_CLOEXEC;
    if (fcntl(fd, F_SETFD, val) < 0)
        err_sys("fcntl( F_SETFD) error");
#endif

#ifndef _FORK 
    if (execl("/bin/sleep", "sleep", "10000", (void*)0) < 0)
        err_sys("execl error");
#else
 switch ((pid = fork())) {
        case -1:
            err_sys("fork error");
        case 0:
            sleep(10000);
            break;
        default:
            sleep(10000);
            break;
    }
#endif

    return 0;
}

通过宏_O_CLOEXEC编译进O_CLOEXEC选项
gcc -D_O_CLOEXEC -o cloexec cloexec.c
执行程序
./cloexec
查看进程和进程资源，注意执行execl后进程名字变为sleep了
ps aux|grep sleep

lsof -p 6479

可以看出进程资源中没有文件my.txt
不带宏_O_CLOEXEC编译
gcc -o nocloexec cloexec.c
执行程序
./nocloexec
查看进程和进程资源
ps aux|grep sleep

lsof -p 6497

可以看出进程资源中有文件my.txt
测试fcntl函数可以通过设置编译宏-D_FCNTL_CLOEXEC测试，编译测试过程同上，同理通过开启-D_O_CLOEXEC -D_FORK编译>选项测试使用O_CLOEXEC模式的描述符在子进程中的状态，通过宏-D_DUP编译选项测试dup函数对O_CLOEXEC的影响，编译测试过程略。