UNIX环境高级编程习题——第八章

8.1 在图8-3 程序中，如果exit调用替代_exit调用，那么可能会使标准输出关闭，使printf返回-1.修改该程序以验证你所使用的系统上是否会产生这种错误。如果并非如此，你怎样处理才能得到类似结果呢？

为了方针子进程终止时关闭标准输出的行为，在调用exit之前加入下列代码行：fclose(stdout);

/*************************************************************************    > File Name: ins8_3.c    > Author: Elliot ************************************************************************/#include "apue.h"int     globvar = 6;                /*  external variable in initialized data  */#define     SIZE    256intmain(void){    int     var;                    /*  automatic variable on the stack  */    pid_t   pid;    int     i;    char    buf[SIZE];    var = 88;    printf("before vfork\n");           /*  we don't flush stdio  */    if ((pid = vfork()) < 0)        err_sys("vfork error");    else if(pid == 0)    {        globvar++;                      /*  child  */        var++;                          /*  modify parent's variables  */        fclose(stdout);        exit(0);    }    /*  parent continue here  */    i = printf("pid = %ld, glob = %d, var = %d\n", (long)getpid(), globvar,            var);    sprintf(buf, "%d\n", i);    write(STDOUT_FILENO, buf, strlen(buf));    exit(0);}

这里假设子进程调用exit函数时关闭标准I/O流，但不关闭文件描述符 STDOUT_FILENO。有些版本的标准I/O库会关闭与标准输出相关联的文件描述符从而引起write标准输出失败。着这种情况下，调用dup将标准输出复制到另一个描述符，write则使用新复制的文件描述符。

8.2 回忆图7-6中典型的存储空间布局。由于对应于每个函数调用的栈帧通常存储在栈中，并且由于调用vfork后，子进程运行在父进程的地址空间中，如果不是在main函数中而是在另一个函数中调用vfork，伺候子进程又从该函数返回，会发生什么？请编写一段测试程序对此验证。

/*************************************************************************    > File Name: test8_2.c    > Author: Elliot ************************************************************************/#include "apue.h"#define     SIZE 15static void f1(void);static void f2(char *buf);intmain(void){    f1();    f2();}static voidf1(void){    if (vfork() < 0)        err_sys("vfork error");}static voidf2(char *buf){    char    buf[1000];    int     i;    for (i =0; i < 1000; i++)        buf[i] = 0;}

函数f1调用vfork时，父进程的栈指针指向f1的函数的栈帧，vfork使得子进程先执行然后从f1返回，接着子进程调用f2，并且f2的栈帧覆盖了f1的栈帧，在f2中进程将自动变量buf的值设为0，即将栈中的1000个字节的值都设置为0。从f2返回后子进程调用_exit，这时栈中main栈帧一下的内容已经被f2修改了。然后，父进程从vfork调用后回复继续，并从f1返回。

8.4 当用 $ ./a.out 执行 图8-13 中的程序一次时，其输出是正确的。但是若从该进程按下列方式执行多次，则其输出不正确。

$ ./a.out ; ./a.out ; ./a.outoutput from parentooutput from parentouotuptut from childput from parentoutput from childutput from child

原因是什么？怎样才能更正此类错误？如果使子进程首先输出，还会发生此问题吗？

执行完第一个 ./a.out 之后父进程先终止还是子进程先执行，这两者执行的先后顺序出现竞争，依赖于内核调度。父进程先执行，会干扰上一个子进程的输出，导致输出混乱。如果子进程先输出，同理也有可能造成输出混乱。

8.5 在图8-20 所示的程序中，调用execl，指定pathname为解释器文件。如果将其修改为调用execlp，指定testinterp的filename，并且如果目录/home/sar/bin 是路径前缀，则运行该程序时，argv[2]的打印输出是什么？

argv[2]的输出和调用execl时一样，也是输出 /home/sar/bin/testinterp。原因：execlp 在结束时调用execve，并且与直接调用execl的路径名相同。

8.6 编写一段程序创建一个僵死进程，然后调用system执行ps(1)命令以验证该进程是僵死进程。

/*************************************************************************    > File Name: test8_6.c    > Author: Elliot ************************************************************************/#include "apue.h"intmain(void){    pid_t   pid;    if ((pid = fork()) < 0)        err_sys("fork error");    else if(pid == 0)        exit(0);    sleep(4);    system("ps ao pid,ppid,state,tty,command");    exit (0);}

8.7 8.10节中提及POSIX.1要求在exec时关闭打开目录流。按下列方法对此验证：对根目录调用opendir，查看在你系统上实现的DIR结构，然后打印执行时关闭标志。接着打开同一目录读并打印执行时关闭标志。

验证流程：（1）opendir获取DIR结构指针。（2）用dirfd获取该打开目录的文件描述符。（3）用fcntl设置 F_GETFD 获取当前文件描述符标志。（4）fd传入一个缓冲区中，供子进程使用。（5）fork一个子进程，子进程exec另一个名为child的程序（6）child验证fd是否被关闭。

/*************************************************************************    > File Name: test8_7.c    > Author: Elliot ************************************************************************/#include "apue.h"#include <dirent.h>#include <fcntl.h>#include <sys/wait.h>intmain(void){    DIR     *dir;    int     fd;    int     fd_flags;    int     status;    char    buf[10];                /*  save fd  */    pid_t   pid;    if ((dir = opendir("/")) == NULL)        err_sys("opendir error");    if ((fd = dirfd(dir)) < 0)      /*  get fd  */        err_sys("get dir fd error");    sprintf(buf, "%d\0", fd);    if ((fd_flags = fcntl(fd, F_GETFD, 0)) < 0)        err_sys("get fd flags error");    /*     * prove: close the flags of FD_CLOEXEC     */    if (fd_flags & FD_CLOEXEC)        printf("close-on-exec is on\n");    else        printf("close-on-exec is off\n");    if ((pid = fork()) < 0)        err_sys("fork error");    else if (pid == 0)    {        execl("/home/king/LearningC/apue/Chapter8/child", "child", buf, NULL);        exit(0);    }    if ((pid = waitpid(pid, NULL, 0)) < 0)        err_sys("waitpid erro");    exit(0);}

/*************************************************************************    > File Name: child.c    > Author: Elliot ************************************************************************/#include "apue.h"#include <fcntl.h>intmain(int argc, char *argv[]){    int     fd, fd_flags;    sscanf(argv[1], "%d", &fd);    if  ((fd_flags = fcntl(fd, F_GETFD)) < 0)        err_sys("get fd flags error");    if (fd_flags & FD_CLOEXEC)        printf("close-on-exec is on\n");    else        printf("close-on-exec is off\n");    exit(0);}

结果如下：

$ ./test8_7_2 close-on-exec is onget fd flags error: Bad file descriptor说明exec关闭打开目录流时，如果与打开目录流关联的该目录文件描述符标志中设置了 FD_CLOEXEC 标志，则会同时关闭与该流关联的文件描述符。

再进一步验证：关闭 FD_CLOEXEC 标志，子进程是否能再次与打开目录流关联的打开文件描述符

/*************************************************************************    > File Name: test8_7.c    > Author: Elliot ************************************************************************/#include "apue.h"#include <dirent.h>#include <fcntl.h>#include <sys/wait.h>intmain(void){    DIR     *dir;    int     fd;    int     fd_flags;    int     status;    char    buf[10];                /*  save fd  */    pid_t   pid;    if ((dir = opendir("/")) == NULL)        err_sys("opendir error");    if ((fd = dirfd(dir)) < 0)      /*  get fd  */        err_sys("get dir fd error");    //sprintf(buf, "%d\0", fd);    if ((fd_flags = fcntl(fd, F_GETFD, 0)) < 0)        err_sys("get fd flags error");    /*     * prove: close the flags of FD_CLOEXEC     */    if (fd_flags & FD_CLOEXEC)        printf("close-on-exec is on\n");    else        printf("close-on-exec is off\n");    fd_flags &= ~FD_CLOEXEC;    /*     * 关闭FD_CLOEXEC标志后，执行exec函数，关闭打开的目录流，但不会关闭与该流相关的     * 文件描述符。     */    fcntl(fd, F_SETFD, fd_flags);    sprintf(buf, "%d\0", fd);    if ((pid = fork()) < 0)        err_sys("fork error");    else if (pid == 0)    {        execl("/home/king/LearningC/apue/Chapter8/child", "child", buf, NULL);        exit(0);    }    if ((pid = waitpid(pid, NULL, 0)) < 0)        err_sys("waitpid erro");    exit(0);}

执行结果如下：

$ ./test8_7close-on-exec is onclose-on-exec is off

此时，子进程能正确打开与打开目录流关联的文件描述符fd。且是在fd的FD_CLOEXEC标志被关闭的前提下打开。
结论：系统默认保持 FD_CLOEXEC 标志打开，执行exec的时候会关闭打开目录的文件描述符。