vfork使用return退出为什么会挂掉?

本文探讨了在使用vfork创建子进程时,为何在子进程中使用return而非exit会导致程序异常终止的问题。详细解析了vfork的工作原理,以及return如何破坏函数调用栈,最终导致父进程无法正常执行。

vfork使用return退出为什么会挂掉?

源代码
在这里插入图片描述
为什么调用return直接程序挂掉

首先说一下fork(和vfork()的区别:
  • fork()是创建一个子进程,并把父进程的内存数据直接copy到子进程中
  • vfork()是创建一个子进程,并和父进程的内存数据share一起使用
  • 这两个的差别在于,一个是copy,一个是share
man vfork查看vfork()是怎么工作的

man文档描述
谷歌翻译
我们知道了使子进程退出应该使用exit()而不是return,如果在main函数中return,这就意味着main函数直接return了,因为vfork()创建的子进程,父子进程共享资源,此时整个程序就已经结束

基本过程如下:

1. 子进程在main函数中return,于是函数的调用栈发生了变化
2. 而在main函数中return以后,通常会调用exit()或相似函数(如:_exit())
3. 这时父进程收到子进程exit(),开始执行vfork()返回,但是老子的函数栈都被你子进程用return给干了废掉了,我怎么执行
,(栈会返回一个诡异的栈地址,对于某些内核版本直接报"栈错误"返回,而某些内核版本,于是可能会调用main(),于是陷入一个无限循环的结果,直到vfork(),调用返回error)

子进程正常调用exit(),没有修改函数栈,所以父进程可以顺利执行
但是exit我们知道是会刷新缓冲区的并close所有的I/O,这样会导致父进程收到影响,所以正确的调用方法就是调用_exit()函数

本文参考自:https://coolshell.cn/articles/12103.html

### 进程创建中的 `fork` 与 `vfork`:区别与用途 #### 1. 设计初衷与性能考量 `fork()` 和 `vfork()` 都用于创建子进程,但它们的设计目标和适用场景存在显著差异。早期的 `fork()` 实现中没有使用写时复制(Copy-on-Write, COW)机制,因此每次调用 `fork()` 都会复制整个父进程的地址空间,这在性能上代价高昂,尤其是在创建子进程后立即调用 `exec()` 执行新程序的情况下,这种复制操作显得多余 [^1]。 为了解决这一问题,引入了 `vfork()`。它不复制父进程的地址空间,而是让子进程直接共享父进程的虚拟地址空间和物理内存,从而大幅减少了创建子进程时的开销。这种方式适用于那些在创建子进程后立即调用 `exec()` 执行新程序的场景,例如 shell 命令执行 [^2]。 #### 2. 地址空间与执行顺序 `fork()` 创建的子进程是父进程的完整副本,包括代码、数据和堆栈等。父子进程拥有独立的地址空间,因此它们可以并发执行而不会互相干扰 [^4]。 `vfork()` 则不同,它并不复制父进程的地址空间,而是让子进程共享父进程的地址空间,直到子进程调用 `exec()` 或 `exit()` 为止。此外,`vfork()` 保证子进程先于父进程运行,父进程在子进程调用 `exec()` 或 `exit()` 之前处于阻塞状态。这种设计避免了父子进程同时访问共享内存时的潜在冲突 [^1]。 #### 3. 使用限制与潜在风险 由于 `vfork()` 的子进程共享父进程的地址空间,因此在子进程中修改任何数据都可能影响到父进程。例如,子进程如果修改了全局变量或调用栈上的局部变量,这些更改会直接影响父进程的状态 [^3]。 此外,子进程在 `vfork()` 返回后不能从当前函数返回,否则会导致栈指针的混乱,从而破坏父进程的执行环境 [^5]。因此,使用 `vfork()` 时必须非常小心,确保子进程在调用 `exec()` 或 `exit()` 之前不进行任何可能影响父进程的操作。 #### 4. 典型应用场景 - **`fork()` 的典型使用场景**: - 需要子进程继承父进程的完整状态,例如在实现多进程服务器模型时。 - 子进程需要与父进程并发执行,例如在实现守护进程或并行任务处理时 [^4]。 - **`vfork()` 的典型使用场景**: - 创建子进程后立即调用 `exec()` 执行新程序,例如在 shell 中执行外部命令。 - 对性能要求较高,且不需要子进程与父进程并发执行的场景 [^2]。 #### 示例代码 以下是一个使用 `vfork()` 的示例程序,展示了其与 `fork()` 的差异: ```c #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <unistd.h> #include <sys/wait.h> #include <stdlib.h> int main() { int count = 0; pid_t pid = vfork(); // 替换为 fork() 可观察不同行为 if (pid == -1) { perror("vfork"); return -1; } if (pid == 0) { count++; printf("Child process: count = %d\n", count); _exit(0); // 必须使用 _exit() 或 exec(),不能使用 return } else { wait(NULL); // 等待子进程结束 count++; printf("Parent process: count = %d\n", count); } return 0; } ``` 在 `vfork()` 的情况下,子进程修改了 `count` 变量,父进程的 `count` 也会受到影响,因为它们共享地址空间。 --- ####
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