面试题：C语言prefork模型中的资源管理

文件描述符管理
- 在父进程创建子进程前，打开的文件描述符默认会被子进程继承。需要合理处理这些文件描述符，避免不必要的资源占用和潜在的泄漏。
- 对于监听套接字，父进程创建并绑定、监听后，子进程可以直接使用。但要注意在父进程中，监听套接字在子进程创建完毕后，若不再需要，应及时关闭。
- 对于其他文件描述符，如日志文件等，根据实际需求决定是否需要子进程继承。若不需要，在fork之前可以使用fcntl设置FD_CLOEXEC标志，使子进程不会继承该文件描述符。
- 代码示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <fcntl.h>

#define PORT 8080
#define BACKLOG 10

int main() {
    int listenfd, connfd;
    struct sockaddr_in servaddr, cliaddr;

    // 创建监听套接字
    listenfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (listenfd < 0) {
        perror("socket creation failed");
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    int opt = 1;
    // 设置套接字选项，允许地址重用
    setsockopt(listenfd, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (const char *)&opt, sizeof(opt));

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

    // 填充服务器地址结构
    servaddr.sin_family = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;
    servaddr.sin_port = htons(PORT);

    // 绑定套接字
    if (bind(listenfd, (const struct sockaddr *)&servaddr, sizeof(servaddr)) < 0) {
        perror("bind failed");
        close(listenfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 监听连接
    if (listen(listenfd, BACKLOG) < 0) {
        perror("listen failed");
        close(listenfd);
        exit(EXIT_FAILURE);
    }

    // 设置监听套接字的FD_CLOEXEC标志，避免子进程意外继承
    int flags = fcntl(listenfd, F_GETFD, 0);
    fcntl(listenfd, F_SETFD, flags | FD_CLOEXEC);

    pid_t pid;
    // prefork创建多个子进程
    for (int i = 0; i < 5; i++) {
        pid = fork();
        if (pid < 0) {
            perror("fork failed");
            exit(EXIT_FAILURE);
        } else if (pid == 0) {
            // 子进程处理逻辑
            close(listenfd); // 子进程不需要监听套接字，关闭以避免资源浪费
            while (1) {
                socklen_t len = sizeof(cliaddr);
                connfd = accept(listenfd, (struct sockaddr *)&cliaddr, &len);
                if (connfd < 0) {
                    perror("accept failed");
                    continue;
                }
                // 处理连接...
                close(connfd);
            }
            exit(EXIT_SUCCESS);
        }
    }
    // 父进程可以选择关闭监听套接字，这里假设父进程不再使用
    close(listenfd);

    // 父进程等待子进程结束
    while (wait(NULL) > 0);

    return 0;
}

内存管理
- 在服务器程序中，动态分配的内存必须及时释放，以避免内存泄漏。例如，在处理客户端请求时，可能会分配内存用于存储请求数据、响应数据等。
- 对于在函数内部动态分配的内存，函数结束前应确保释放。如果是在循环中分配内存，要注意在每次迭代中正确释放之前分配的内存。
- 代码示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void handle_request() {
    char *buffer = (char *)malloc(1024);
    if (buffer == NULL) {
        perror("malloc failed");
        return;
    }
    // 处理请求，使用buffer...
    free(buffer);
}

int main() {
    // 模拟多次请求
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        handle_request();
    }
    return 0;
}

总结
- 通过合理设置文件描述符的FD_CLOEXEC标志，以及在合适的位置关闭文件描述符，可以有效管理文件描述符资源。
- 对于内存，遵循动态内存分配与释放的规则，在不再使用内存时及时调用free函数，从而避免资源泄漏，确保高性能服务器的稳定运行。

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