fork 和 vfork 使用的注意事项和 system() 函数的替代

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在Linux编程中，我们经常使用 Fork()。然而不少情况下，fork是有危险的。但是又不能简单使用vfork替换就成了。这个笔记说明了两者使用的一些注意点。

本文地址：https://segmentfault.com/a/1190000005900042

vfork() 与 fork()

pid_t vfork(void);

vfork的作用

函数vfork的作用是创建一个子进程，而这个子进程的作用是用于调用exec()，从而再执行一个新进程（往往是用来执行其它的程序）

代码空间

在程序的执行效果上，fork会将父进程的地址空间复制一份，，但是vfork并不是这么做，而是vfork 之后的子进程，在调用 exec 或 exit 之前，在父进程的空间中执行。

执行顺序

vfork保证子进程优先执行到exec或exit之前，父进程都不会被调度。
fork父子进程执行顺序不确定。

因此，执行了vfork之后，子进程请立即执行 exec，而不要再执行一次 fork，否则就可能导致死锁。
或者这么说，如果在exec或exit之前依赖于父进程的进一步动作，就会导致死锁

另外请留意，exec并不是创建进程，只是用新程序替换了当前进程的上下文。

system()的替代

频繁调用system()之后，有可能卡死不返回，就是因为出现了这个情况。system是基于fork实现的，调用后父子进程调用顺序不一定，可能导致system()调用死锁。
这个危险的函数，现在我们已经禁用了。换成使用vfork或者是__libc_fork实现，代码如下（这份是我自己写的，不是公司的代码，不过原理上差不多）：

#define _CMD_LEN    (256)

static int _system (char *cmd);
int AMCSystemCmd (const char *format, ...)
{
    char cmdBuff[_CMD_LEN];
    va_list vaList;
    
    va_start (vaList, format);
    vsnprintf ((char *)cmdBuff, sizeof(cmdBuff), format, vaList);
    va_end (vaList);
    
    return _system ((char *)cmdBuff);
}

extern int __libc_fork (void);
static int _system (char *command)
{
    int pid = 0;
    int status = 0;
    char *argv[4];
    extern char **environ;
    
    if (NULL == command) {
        return -1;
    }
    
    pid = __libc_fork();        /* vfork() also works */
    if (pid < 0) {
        return -1;
    }
    if (0 == pid) {             /* child process */
        _close_all_fds();       /* 这是我自己写的一个函数，用来关闭所有继承的文件描述符。可不用 */
        argv[0] = "sh";
        argv[1] = "-c";
        argv[2] = command;
        argv[3] = NULL;
        
        execve ("/bin/sh", argv, environ);    /* execve() also an implementation of exec() */
        exit (127);
    }
    
    // else
    /* wait for child process to start */
    do
    {
        if (waitpid (pid, &status, 0) < 0) {
            if (errno != EINTR) {
                return -1;
            }
            else {
                return status;
            }
        }
    } while (1);
    
    return 0;
}

使用时用AMCSystemCmd()直接替代system即可，还支持动态参数列表呢

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原文中没有_close_all_fds 的代码，这里添加我的实现。

static void _close_all_fds (void)
{
    for (i = 0; i < sysconf(_SC_OPEN_MAX); i++)
    {
      if (i != STDIN_FILENO && i != STDOUT_FILENO && i != STDERR_FILENO)
        close(i);
    }
}