在进行fork调用后，由于子进程会拷贝父进程的资源，所以父进程中打开的文件描述符在子进程中仍然保持着打开，我们很容易的就将父进程的描述符传递给了子进程。但是除了这种情况下，如果想将某个父进程在子进程创建后才打开的描述符传递给子进程，又或者是想将子进程的描述符传递给父进程时，就遇到了问题。
在Linux中，虽然文件描述符是一个整型值，但是它的传递并非只是传递这个值而已。因为这个整型值其实是文件描述符表fd_array[]的下标
由于不同进程的文件描述符表不同，所以要传递一个文件描述符，就是要在接收进程中的文件描述符表中创建一个新的文件描述符，并且这两个文件描述符要指向内核中相同的文件表项。
如何在两个进程之间传递文件描述符呢？在Linux下，我们可以利用UNIX域socket在程序间传递特殊的辅助数据，以实现文件描述符的传递。
这里演示的是具有亲缘关系的进程之间的传递（如果需要非亲缘，就将管道换成socket即可），主要借助UNIX域socket中的以下三个函数，socketpair、sendmsg、recvmsg
int socketpair(int domain, int type, int protocol, int sv[2]);
ssize_t sendmsg(int sockfd, const struct msghdr *msg, int flags);
ssize_t recvmsg(int sockfd, struct msghdr *msg, int flags);
struct msghdr
{
void *msg_name; /* 目的IP地址 */
socklen_t msg_namelen; /* 地址长度 */
struct iovec *msg_iov; /* 指定的内存缓冲区 */
size_t msg_iovlen; /* 缓冲区的长度 */
void *msg_control; /* 辅助数据 */
size_t msg_controllen; /* 指向cmsghdr结构，用于控制信息字节数 */
int msg_flags; /* 描述接收到的消息的标志 */
};
struct cmsghdr {
socklen_t cmsg_len; /* 计算cmsghdr头结构加上附属数据大小 */
int cmsg_level; /* 发起协议 */
int cmsg_type; /*协议特定类型 */
};
//获得指向与msghadr结构关联的第一个cmsghdr结构
struct cmsghdr *CMSG_FIRSTHDR(struct msghdr *msgh);
//计算 cmsghdr 头结构加上附属数据大小，并包括对其字段和可能的结尾填充字符
size_t CMSG_SPACE(size_t length);
//计算 cmsghdr 头结构加上附属数据大小
size_t CMSG_LEN(size_t length);
//返回一个指针和cmsghdr结构关联的数据
unsigned char *CMSG_DATA(struct cmsghdr *cmsg);
上述函数的使用在这里就不多介绍，可以通过查询man手册或者阅读相关博客来进行了解，下面直接实现功能。
//发送文件描述符
void send_fd(int sock_fd, int fd)
{
iovec iov[1];
msghdr msg;
char buff[0];
//指定缓冲区
iov[0].iov_base = buff;
iov[0].iov_len = 1;
//通过socketpair进行通信，不需要知道ip地址
msg.msg_name = nullptr;
msg.msg_namelen = 0;
//指定内存缓冲区
msg.msg_iov = iov;
msg.msg_iovlen = 1;
//辅助数据
cmsghdr cm;
cm.cmsg_len = CMSG_LEN(sizeof(sock_fd)); //描述符的大小
cm.cmsg_level = SOL_SOCKET; //发起协议
cm.cmsg_type = SCM_RIGHTS; //协议类型
*(int*)CMSG_DATA(&cm) = fd; //设置待发送描述符
//设置辅助数据
msg.msg_control = &cm;
msg.msg_controllen = CMSG_LEN(sizeof(sock_fd));
sendmsg(sock_fd, &msg, 0); //发送描述符
}
//接收并返回文件描述符
int recv_fd(int sock_fd)
{
iovec iov[1];
msghdr msg;
char buff[0];
//指定缓冲区
iov[0].iov_base = buff;
iov[0].iov_len = 1;
//通过socketpair进行通信，不需要知道ip地址
msg.msg_name = nullptr;
msg.msg_namelen = 0;
//指定内存缓冲区
msg.msg_iov = iov;
msg.msg_iovlen = 1;
//辅助数据
cmsghdr cm;
//设置辅助数据
msg.msg_control = &cm;
msg.msg_controllen = CMSG_LEN(sizeof(sock_fd));
recvmsg(sock_fd, &msg, 0); //接收文件描述符
int fd = *(int*)CMSG_DATA(&cm);
return fd;
}
下面进行测试一下，子进程中打开一个文件描述符，并通过socketpair发送给父进程，来判断是否能够成功读取文件描述符中的内容
#include <sys/socket.h>
#include<sys/types.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
using std::cout;
using std::endl;
int main()
{
int pipefd[2]; //管道
int pass_fd = 0; //待传送描述符
char buff[1024] = {
0}; //缓冲区
//创建socketpair管道
if(socketpair(PF_UNIX, SOCK_DGRAM, 0, pipefd) < 0)
{
cout << "socketpair." << endl;
return 1;
}
pid_t pid = fork(); //创建子进程
//子进程
if(pid == 0)
{
close(pipefd[0]); //子进程关闭多余的管道描述符
pass_fd = open("test.txt", O_RDWR, 0666);
if(pass_fd <= 0)
{
cout << "open." << endl;
}
send_fd(pipefd[1], pass_fd); //子进程通过管道发送文件描述符
close(pass_fd);
close(pipefd[1]);
exit(0);
}
else if(pid < 0)
{
//子进程创建失败
cout << "fork." << endl;
return 1;
}
close(pipefd[1]); //父进程关闭多余描述符
pass_fd = recv_fd(pipefd[0]); //父进程从管道中接收文件描述符
read(pass_fd, buff, 1024); //父进程从缓冲区中读出数据，验证收发描述符是否正确
cout << "fd: "<< pass_fd << " recv msg : " << buff << endl;
close(pass_fd);
close(pipefd[0]);
return 0;
}
测试结果
