面试题：C语言多进程网络编程中的资源管理

文件描述符管理及资源泄漏避免思路

共享文件描述符表：在C语言中，当使用fork创建子进程时，子进程会继承父进程的文件描述符表。这意味着父进程打开的socket等文件描述符在子进程中同样可用。为了避免资源泄漏，父进程和子进程需要明确各自对文件描述符的使用责任。
合理关闭文件描述符：
- 父进程：在创建子进程后，对于仅子进程需要使用的socket文件描述符，父进程应及时关闭。这样可以防止父进程占用不必要的资源，同时避免在父进程后续操作中误操作这些子进程专用的文件描述符。
- 子进程：在完成任务后，应关闭所有打开的文件描述符，包括socket。如果子进程执行exec系列函数替换自身进程映像，exec函数会自动关闭所有未标记为FD_CLOEXEC的文件描述符，但为了清晰和可靠，在代码中显式关闭文件描述符是良好的编程习惯。
使用FD_CLOEXEC标志：在调用socket等函数创建文件描述符后，可以通过fcntl函数设置FD_CLOEXEC标志。这样，当进程调用exec函数时，设置了该标志的文件描述符会自动关闭，进一步防止资源泄漏。

处理子进程异常退出及遗留资源思路

信号处理：父进程可以通过signal或sigaction函数注册信号处理函数，捕捉子进程退出的信号（通常是SIGCHLD）。
回收子进程资源：在信号处理函数中，使用waitpid函数等待子进程结束并获取其退出状态。waitpid函数的WNOHANG标志可以使调用非阻塞，即如果没有子进程退出，函数立即返回。通过循环调用waitpid并处理返回值，可以确保所有已退出的子进程资源都被回收。
清理遗留网络连接：在获取子进程退出状态后，父进程可以根据具体情况决定如何处理子进程遗留的网络连接。例如，如果子进程正在处理一个TCP连接，父进程可以关闭对应的socket文件描述符，或者重新分配该连接给其他子进程处理。

关键代码片段

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <sys/types.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <signal.h>
#include <sys/wait.h>

#define PORT 8080
#define BACKLOG 10

void sigchld_handler(int signum) {
    pid_t pid;
    int status;
    while ((pid = waitpid(-1, &status, WNOHANG)) > 0) {
        // 处理子进程退出后的遗留资源，如关闭相关socket等
        printf("Child %d exited with status %d\n", pid, WEXITSTATUS(status));
    }
}

int main() {
    int sockfd, new_sockfd;
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;

    sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    int flags = fcntl(sockfd, F_GETFD, 0);
    fcntl(sockfd, F_SETFD, flags | FD_CLOEXEC);

    memset(&servaddr, 0, sizeof(servaddr));
    memset(&cliaddr, 0, sizeof(cliaddr));

    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    servaddr.sin_port = htons(PORT);

    if (bind(sockfd, (const struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
        perror("bind failed");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    if (listen(sockfd, BACKLOG) < 0) {
        perror("listen failed");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    struct sigaction sa;
    sa.sa_handler = sigchld_handler;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = SA_RESTART;
    if (sigaction(SIGCHLD, &sa, NULL) == -1) {
        perror("sigaction");
        close(sockfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    while (1) {
        socklen_t len = sizeof(cliaddr);
        new_sockfd = accept(sockfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);
        if (new_sockfd < 0) {
            perror("accept failed");
            continue;
        }

        pid_t pid = fork();
        if (pid < 0) {
            perror("fork failed");
            close(new_sockfd);
        } else if (pid == 0) { // 子进程
            close(sockfd); // 子进程关闭监听socket
            // 处理新连接的逻辑，这里省略具体处理代码
            close(new_sockfd);
            exit(EXIT_SUCCESS);
        } else { // 父进程
            close(new_sockfd); // 父进程关闭新连接socket，由子进程处理
        }
    }
    close(sockfd);
    return 0;
}

sigchld_handler函数：处理SIGCHLD信号，回收已退出子进程的资源。
main函数：
- 创建socket并设置FD_CLOEXEC标志。
- 绑定、监听socket。
- 注册SIGCHLD信号处理函数。
- 在while循环中接受新连接，通过fork创建子进程处理连接，父进程和子进程各自关闭不需要的文件描述符。

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知识考点

面试题答案

文件描述符管理及资源泄漏避免思路

处理子进程异常退出及遗留资源思路

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