当我调用vfork()函数时，我是否可以调用任何exec*()函数，还是必须调用execve()函数？

Question

来自Linux man页面:

vfork()函数的效果与fork(2)相同，但如果该进程调用任何其他函数而未成功调用exec(3)函数族中的任何一个，则其行为是未定义的。

这表明在vfork()之后调用任何exec*()函数都是可以接受的。然而，在man页面的后面，它特别指出：

特别是，程序员不能依赖于父进程保持阻塞状态，直到子进程调用execve(2)为止[...]。

execve(2)在man页面中被反复使用，其用法表明它是在vfork()之后唯一可接受的exec类型函数。

那么为什么要在这里选择execve，我是否可以安全地调用其他exec类型函数（如execlp）？

- Cornstalks

Answer 1

你必须调用 execve。不能保证其他 exec 家族函数在 vfork 后不会执行不安全的操作。例如：

• execl 可能为参数列表分配内存。它需要异步信号安全，这意味着它不可能使用 malloc，但即使它没有这样做，也无法在底层 execve 发生后释放分配的内存（该内存在父进程的内存空间中），因此它最多只能在父进程中泄漏内存，除非它设法在堆栈上构造参数列表。

• execvp 需要访问环境来执行路径搜索，并且还需要构造连接的路径名以传递给 execve。后者可能需要分配，前者可能会执行各种不安全的操作-vfork 后（注意： execvp 甚至不是异步信号安全的）。

等等。

实际上，你应该简单地不使用 vfork。几乎不可能使其使用安全。特别是在使用信号处理器的程序中，它是不安全的，因为除非你阻止所有信号（在这种情况下，子进程在执行后会继承完全阻止的信号掩码，这几乎肯定不是你想要的），否则信号处理器可能在子进程中运行，同时它正在共享父进程的内存。

如果你正在寻找比 fork 更高效的替代方案，请使用 posix_spawn。

- R.. GitHub STOP HELPING ICE

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那么Linux的vfork不符合POSIX标准吗？难道man手册不应该更新以删除具有误导性的部分（“exec(3)函数族之一”）吗？ - Cornstalks

POSIX很久以前就删除了vfork。也许它确实满足那些旧的要求，但我不一定会期望它能够满足。你可能需要阅读源代码，即使这样也可能会发生变化，所以我不会这么做。不要使用vfork。它是危险和相当无用的。 - R.. GitHub STOP HELPING ICE

vfork 在你的程序需要通过例如 cygwin 或 mingw 移植到微软的 Windows 操作系统时非常有用，因为在微软的操作系统上 fork 非常非常非常慢。然而，我建议找一个库，在单个调用中执行 pipe、vfork、exec 等操作，以避免混乱。 - ctrl-alt-delor

@richard：换句话说，为cygwin/mingw找到一个适当实现的posix_spawn。或者你可以尝试使用midipix，在这里fork不会极其缓慢和有问题。 - R.. GitHub STOP HELPING ICE

这个答案是错误的，因为它没有考虑堆栈内存。man signal-safety中列出的大多数函数都可以与vfork()一起安全使用，只有少数像read()这样的函数需要使用pread()代替。posix_spawn是一个令人不快的API，xnu是我见过唯一支持它的内核。学习vfork()，因为它非常快速且像C语言的其他部分一样得到了广泛支持。查看Almquist Shell的源代码（在Linux和FreeBSD上是/bin/sh），以了解哪些行为是事实上保证的。 - Justine Tunney

Answer 2

阅读手册后，有两种关于vfork的描述: POSIX标准描述说，在vfork之后，必须调用exec(3)函数之一。 Linux描述说，在vfork之后，只能调用execve(2)（且仅限execve）。

我不确定POSIX标准描述是否要求符合规范的实现允许调用任何一个exec函数。标准描述的一个可能解释是，实现可以决定允许哪些exec函数（并且只需要在vfork之后允许其中至少一个）。

无论如何，很明显Linux允许在vfork之后调用execve（且仅限execve）。POSIX标准可能允许其他exec函数，但Linux不允许。

_{当然，它也可以调用_exit，但在这个问答中我忽略了_exit。}

- Cornstalks

Answer 3

在Linux上，所有的exec*函数实际上都是基于execve系统调用的包装库函数。因此，通过调用execlp，您实际上也在调用execve。

- ouah

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有没有相关的参考文档或者只是一种神秘的知识？如果这种行为没有明确记录在某个地方，vfork()文档提到execve似乎有些奇怪。 - Cornstalks

如果库包装器分配了动态内存（例如，用于构建数组），该怎么办？ - Kerrek SB

@Cornstalks 只有 execve 函数在 Linux 手册的第 2 节（系统调用）中，其他的 exec* 函数都在第 3 节（库函数调用）中。 - ouah

@KerrekSB，与“fork”相比，这会改变什么吗？ - ouah

@ouah: 在 fork 之后，进程的映像被替换，所以一切都很好（主要是除了多线程分配器的问题）。但是使用 vfork，在 execve 系统调用之前仍然位于父进程的内存中，因此该内存会泄漏。你需要确保库包装器不会执行任何操作。 - Kerrek SB