fork和vfork，return和exit的理解

fork和vfork的差異：

一、fork是建立一個子進程，並把父進程的內存數據copy到子進程中。

vfork是建立一個子進程，並和父進程的內存數據share一塊兒。

二、vfork是這樣的工做的：

（1）、保證子進程先執行。

（2）、當子進程調用exit()或exec()後，父進程往下執行。

三、fork後來採用的優化技術，這樣，對於fork後並非立刻拷貝內存，而是隻有你在須要改變的時候，纔會從父進程中拷貝到子進程中，這樣fork後立馬執行exec的成本就很是小了。而vfork由於共享內存因此比較危險。

 

爲何會出現vfork？

緣由是： 起初只有fork，可是不少程序在fork一個子進程後就exec一個外部程序，因而fork須要copy父進程的數據這個動做就變得毫無心了，並且還很重，因此，搞出了個父子進程共享的vfork。因此，vfork本就是爲了exec而生。

exit與return的區別：

exit函數在頭文件stdlib.h中。

exit（0）：正常運行程序並退出程序；

exit（1）：非正常運行致使退出程序；

return（）：返回函數，若在main主函數中，則會退出函數並返回一值，能夠寫爲return（0），或return 0。

詳細說：

1. return返回函數值，是關鍵字；exit是一個函數。

2. return是語言級別的，它表示了調用堆棧的返回；而exit是系統調用級別的，它表示了一個進程的結束。
3. return是函數的退出(返回)；exit是進程的退出。

4. return是C語言提供的，exit是操做系統提供的（或者函數庫中給出的）。

5. return用於結束一個函數的執行，將函數的執行信息傳出個其餘調用函數使用；exit函數是退出應用程序，刪除進程使用的內存空間，並將應用程序的一 個狀態返回給OS，這個狀態標識了應用程序的一些運行信息，這個信息和機器和操做系統有關，通常是 0 爲正常退出，非0 爲非正常退出。

6. 非主函數中調用return和exit效果很明顯，可是在main函數中調用return和exit的現象就很模糊，多數狀況下現象都是一致的。

 

爲何return會掛掉，exit()不會？

從上面咱們知道，結束子進程的調用是exit()而不是return，若是你在vfork中return了，那麼，這就意味main()函數return了，注意由於函數棧父子進程共享，因此整個程序的棧就出現問題了。若是你在子進程中return，那麼基本是下面的過程：

（1）、首先子進程的main() 函數 return了。

（2）、而main()函數return後，一般會調用 exit()或類似的函數（如：exitgroup()）。

（3）、這時，父進程收到子進程exit()，開始從vfork返回，可是父進程的棧都被子進程幹廢掉了，你讓我怎麼執行？（注：棧會返回一個詭異一個棧地址，對於某些內核版本的實現，直接報「棧錯誤」，然而，對於某些內核版本的實現，因而有可能會再次調用main()，因而進入了一個無限循環的結果，直到vfork 調用返回 error）

再回到 return 和 exit，return會釋放局部變量，並彈棧，回到上級函數執行。exit直接退掉。若是你用c++ 你就知道，return會調用局部對象的析構函數，exit不會。（注：exit不是系統調用，是glibc對系統調用 _exit()或_exitgroup()的封裝）。

可見，子進程調用exit() 沒有修改函數棧，因此，父進程得以順利執行。

 

內核代碼分析：

linux建立子進程實際是一個複製父進程的過程。因此更貼切的說法是clone。linux一開始使用fork的緣由是當時clone這個詞尚未流行。 實際存在fork,clone,vfork 三個系統調用。fork是徹底複製，clone則是有選擇的複製，vfork則徹底使用父進程的資源。能夠理解vfork是建立的線程。 vfork的出現主要是爲了當即就執行exec的程序考慮的。可是後來的kernel都支持copy_on_write ，因此vfork提升效率的機制也沒有那麼明顯了。

內核中三個系統調用最後都是調用do_fork：

fork：return do_fork(SIGCHLD, regs.esp, s, 0);

clone：return do_fork(clone_flags, newsp, s, 0);

vfork： return do_fork(CLONE_VFORK | CLONE_VM | SIGCHLD, regs.esp, s, 0);

 

#define CLONE_VFORK 0x00004000  /* set if the parent wants the child to wake it up on mm_release*/

#define CLONE_VM 0x00000100  /* set if VM shared between processes */

上面兩個宏指出：vfork 要求子進程執行mm_release 後喚醒 父進程， 而且共享虛擬內存

 

爲何要求子進程先行呢？

拿虛擬內存作比方。 進程須要有結構管理本身的虛擬內存空間， 該結構在進程 結構體 task_struct 中就是一個mm_struct 類型的指針。fork的時候內核會新建結構體，將該mm_struct 自己以及下級結構都複製一份，並設置子進程的mm_struct 指向新的內存。而vfork則只是複製了task_struct 自己，並無遞歸下去。簡單說就是：fork複製了內存，vfork複製了指針。

 

相關例子：

fork

 vfork

運行結果爲：

fork運行結果：

vfork運行結果：

一、return返回時出錯：

二、exit返回結果：

運行結果說明：vfrok時父、子進程共享數據段，fork時是進行拷貝。若是，vfork子進程中，使用return返回時，出現段錯誤。