C 程序中的 fork 与 vfork 功能

Question

我正在做一些自学的C练习，遇到了以下问题：

第一部分：

int main(int argc, char **argv) {                                         

    int a = 5, b = 8;                                                     
    int v;                                                                

    v = fork();                                                           
    if(v == 0) {                                                          
        // 10                                                             
        a = a + 5;                                                        
        // 10                                                             
        b = b + 2;                                                        
        exit(0);                                                          
    }                                                                     
    // Parent code                                                        
    wait(NULL);                                                           
    printf("Value of v is %d.\n", v); // line a                           
    printf("Sum is %d.\n", a + b); // line b                              
    exit(0);                                                              

} 

第二部分：

int main(int argc, char **argv) {                                         

    int a = 5, b = 8;                                                     
    int v;                                                                

    v = vfork();                                                               
    if(v == 0) {                                                          
        // a = 10                                                         
        a = a + 5;                                                        
        // b = 6                                                          
        b = b - 2;                                                        
        exit(0);                                                          
    }                                                                     
    // Parent code                                                        
    wait(NULL);                                                           
    printf("Value of v is %d.\n", v); // line a                           
    printf("Sum is %d.\n", a + b); // line b                              
    exit(0);                                                              

}

我们必须比较line a 和line b 的输出。

a部分的输出是：

Value of v is 79525.
Sum is 13.

b部分的输出是：

Value of v is 79517.
Sum is 16.

在a部分出现，sum是a和b的初始声明的总和，而在b部分，sum包括子进程内的总和。

我的问题是 - 为什么会这样？

据此post：

两者的基本区别在于，当一个新进程被 使用 vfork() 创建，父进程被暂时挂起，并且 子进程可能会借用父进程的地址空间。这 奇怪的事态一直持续到子进程 退出，或调用 execve()，此时父进程继续。

父进程的定义暂时中止对我来说没有多大意义。这是否意味着对于1b，程序会等到子进程完成运行（因此为什么子进程变量会被求和），然后父进程才会运行？

问题陈述还假设“内核维护的父进程的进程ID为2500，并且新进程是在子进程创建之前由操作系统创建的”。

根据这个定义，两个程序的v 的值是多少？

Answer 1

父进程暂时挂起

基本上，在子进程调用_exit 或exec 函数之一之前，父进程不会运行。在您的示例中，这意味着子级将运行并因此在父级运行并执行打印之前执行求和。

至于：

我的问题是 - 为什么会这样？

首先，您的 b 部分具有未定义的行为，因为您违反了 vfork 语义。程序的未定义行为意味着程序不会以可预测的方式运行。有关更多详细信息，请参阅this SO post on undefined behavior（它包括一些 C++，但大多数想法是相同的）。来自POSIX specs on vfork：

vfork() 函数与 fork(2) 具有相同的效果，不同之处在于 如果 vfork() 创建的进程要么 修改除用于存储的 pid_t 类型变量以外的任何数据 vfork() 的返回值，或从其中的函数返回 vfork() 被调用，或在成功之前调用任何其他函数 调用 _exit(2) 或 exec(3) 系列函数之一。

所以你的 b 部分真的可以做任何事情。但是，您可能会看到 b 部分的输出有些一致。这是因为当您使用vfork 时，您并没有创建新的地址空间。相反，子进程基本上“借用”了父进程的地址空间，通常是为了调用exec 函数之一并创建一个新的程序映像。相反，在您的 b 部分中，您正在使用父地址空间。基本上，在孩子调用exit（这也是无效的，因为它应该调用_exit）之后，a 很可能等于 10，b 很可能等于 6在父级中 .因此，总和为 16，如 b 部分所示。我说最有可能，因为如前所述，该程序具有未定义的行为。

对于使用fork 的部分a，子代有自己的地址空间，其修改在父代中看不到，因此打印的值为13 (5 + 8)。

最后，关于v 的值，这似乎只是问题要说明的问题，以使其显示的输出有意义。 v 的值可以是vfork 或fork 返回的任何有效值，不必限制为2500。