进一步了解vfork（）函数

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foo和main中，进程号都是一样的，也就说明foo和main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