进一步了解vfork()函数

晨曦之光 发布于 2012/04/13 11:19
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在《UNIX环境高级编程》一书的第八章中,有一道课后习题如下:

回忆图7-3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,并在调用 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,以后子进程从该函数返回时,将会发生什么情况?

作者Rich Stevens是一位大师,留下这么一题必有其深意,于是结合《深入理解计算机系统》中的知识,写了个程序验证了下,受益良多。

         首先回忆下程序运行的栈帧结构(见下图):

 

从图中可知,如果一个函数调用用了另外一个函数,那么被调用者的栈帧则会被压入栈顶被设置为“当前帧”,首先执行被调用者,执行完成后,调用者的栈帧被弹出程序栈,然后从“返回地址”返回到调用者的地址空间中。

于是猜想,如果在main函数中,调用了一个函数foo,则“当前帧”为foo的栈帧,这时,若调用vfork创建一个子进程,那么根据vfork的语义,子进程不会完全复制父进程的地址空间,它会在父进程的地址空间中运行(这也是为什么vfork能保证子进程先运行,而fork不能保证。因为vfork创建的子进程是与父进程共享地址空间,为了避免竞争,所以就让子进程先运行,而父进程后运行;而fork创建的子进程是父进程的副本,所以不会带来竞争问题,谁先谁后也就无所谓了),所以它共享的是“当前帧”的地址空间,因此当子进程返回时,只会改变foo的数据,而不会改变main栈帧中的数据。

下面就来写个程序验证一下:

#include <stdio.h>   
#include <unistd.h>   
#include <sys/types.h>   
   
int glob = 88;               //a global var   
void foo(int);   
   
int main(int argc,char *arg[])   
{   
         int var = 100;            //a local var in main   
         foo(var);   
         if(printf("In main var:%d  glob:%d pid:%d/n",var,glob,getpid())<0)   
           perror("main printf");   
         exit(0);   
}   
   
void foo(int var)   
{   
         pid_t pid;   
         int loc = 66;                 //a local var in foo   
         printf("Before vfork/n");   
         if((pid = vfork())<0)   
           perror("vfork");   
         else if(pid == 0)            //child process   
         {   
                   loc++;   
                   var++;   
                   glob++;   
                   printf("pid:%d/n",getpid());   
                   _exit(0);   
         }                    
   
         /*parent process continues here*/   
         printf("In foo var:%d  glob:%d  loc:%d  pid:%d/n",var,glob,loc,getpid());   
   
}   

运行结果如下

果然,可以看到在foomain中,进程号都是一样的,也就说明foomain在同一进程中。但是各个变量的值却有差异:在foo返回后mian函数中的局部变量var依然是初始值,并没有增加,推其原因,就是因为子进程共享的是foo的栈帧数据,而非main函数的栈帧,所以自然也就不会改变main栈帧中的数据。

书中正文中说:子进程不会完全复制父进程的地址空间,它会在父进程的地址空间中运行。因此可以进一步得出一个结论:vfork创建的子进程,共享的是父进程当前栈帧的地址空间。

另外要注意的vfork()后从子进程中返回,必须使用_exit()函数来返回,如果使用exit()或者return的时候,会关闭所有的IO,此时如果父进程再进行IO操作,就会出错。

不过我在Demo中也用了exit却没有报错,但是用return却报错了,exit是对_exit的封装,会在退出时候调用do_at_exit()函数,而_exit则直接退出,而不进行善后处理。至于运行结果很疑惑,还请大牛解惑


原文链接:http://blog.csdn.net/xie376450483/article/details/6072168
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