close on exec §

在类 Unix 操作系统中，fork 后一个很重要的细节是子进程会默认地继承父进程所有打开的文件描述符。并且，在 exec 加载另一个新程序映像后，这些文件描述符仍然会保留在新进程的文件描述符表中。一旦不注意，就会造成资源泄露。

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

int main() {
    int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (sockfd == -1) {
        perror("socket");
        return -1;
    }
    struct sockaddr_in server_addr = {
        .sin_family = AF_INET,
        .sin_port = htons(8080),
        .sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY)
    };

    int status = bind(sockfd, (struct sockaddr*)&server_addr, sizeof(server_addr));

    if (-1 == listen(sockfd, 5)) {
        perror("listen");
        return -1;
    }

    if (status == -1) {
        perror("bind");
        return -1;
    }

    pid_t pid = fork();
    if (pid == -1) {
        perror("fork");
        return -1;
    } else if (pid == 0) {
        execve("/bin/sleep", (char*[]){"sleep", "10", NULL}, NULL);
        perror("execve");
        return -1;
    }

    close(sockfd);

    return 0;
}

编译运行上面的程序，进程在 fork 后立即退出，sleep 进程会被 init 或 systemd 进程收养。sleep 进程会运行 10 秒钟，在这期间，netstat -anp 命令会显示 sleep 进程占用了 8080 端口。等 sleep 进程退出后，8080 端口才会被释放。

netstat -tulpn | grep 8080
(Not all processes could be identified, non-owned process info
 will not be shown, you would have to be root to see it all.)
tcp        0      0 0.0.0.0:8080            0.0.0.0:*               LISTEN      10842/sleep

针对这类问题，Linux 提供了 FD_CLOEXEC 文件描述符标志。设置了 FD_CLOEXEC 标志的文件描述符在 exec 加载新程序映像时会被自动关闭。可以使用 fcntl 系统调用来设置这个标志：

#include <fcntl.h>

int flags = fcntl(sockfd, F_GETFD);
if (flags == -1) {
    perror("fcntl F_GETFD");
    return -1;
}
flags |= FD_CLOEXEC;
if (fcntl(sockfd, F_SETFD, flags) == -1) {
    perror("fcntl F_SETFD");
    return -1;
}

但是，使用 fcntl 来设置 FD_CLOEXEC 并不是线程安全的，在此期间一旦有其他线程修改了文件描述符的标志或调用了 fork，就可能导致无法预知的问题。为了避免这个问题，Linux 提供了 O_CLOEXEC（普通文件）和 SOCK_CLOEXEC（套接字）标志，可以在创建文件描述符时直接设置 FD_CLOEXEC 标志：

int filefd = open("file.txt", O_RDONLY | O_CLOEXEC);
int sockfd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM | SOCK_CLOEXEC, 0);