存储unix编程
在《UNIX环境高级编程》一书的第八章中，有一道课后习题如下：
回忆图7-3典型的存储空间布局。由于对应于每个函数调用的栈帧通常存储在栈中，并在调用 vfork后，子进程运行在父进程的地址空间中，如果不是在main函数中而是在另一个函数中调用vfork，以后子进程从该函数返回时，将会发生什么情况？
作者Rich Stevens是一位大师，留下这么一题必有其深意，于是结合《深入理解计算机系统》中的知识，写了个程序验证了下，受益良多。
首先回忆下程序运行的栈帧结构（见下图）：
从图中可知，如果一个函数调用用了另外一个函数，那么被调用者的栈帧则会被压入栈顶被设置为“当前帧”，首先执行被调用者，执行完成后，调用者的栈帧被弹出程序栈，然后从“返回地址”返回到调用者的地址空间中。
于是猜想，如果在main函数中，调用了一个函数foo，则“当前帧”为foo的栈帧，这时，若调用vfork创建一个子进程，那么根据vfork的语义，子进程不会完全复制父进程的地址空间，它会在父进程的地址空间中运行（这也是为什么vfork能保证子进程先运行，而fork不能保证。因为vfork创建的子进程是与父进程共享地址空间，为了避免竞争，所以就让子进程先运行，而父进程后运行；而fork创建的子进程是父进程的副本，所以不会带来竞争问题，谁先谁后也就无所谓了），所以它共享的是“当前帧”的地址空间，因此当子进程返回时，只会改变foo的数据，而不会改变main栈帧中的数据。
下面就来写个程序验证一下：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int glob = 88; //a global var
void foo(int);
int main(int argc,char *arg[])
{
int var = 100; //a local var in main
foo(var);
if(printf("In main var:%d glob:%d pid:%d/n",var,glob,getpid())<0)
perror("main printf");
exit(0);
}
void foo(int var)
{
pid_t pid;
int loc = 66; //a local var in foo
printf("Before vfork/n");
if((pid = vfork())<0)
perror("vfork");
else if(pid == 0) //child process
{
loc++;
var++;
glob++;
printf("pid:%d/n",getpid());
exit(0);
}
/*parent process continues here*/
printf("In foo var:%d glob:%d loc:%d pid:%d/n",var,glob,loc,getpid());
}
运行此程序，得到结果为（见下图）：
果然，可以看到在foo和main中，进程号都是一样的，也就说明foo和main在同一进程中。但是各个变量的值却有差异：在foo返回后mian函数中的局部变量var依然是初始值，并没有增加，推其原因，就是因为子进程共享的是foo的栈帧数据，而非main函数的栈帧，所以自然也就不会改变main栈帧中的数据。（var 是值传递！）
书中正文中说：子进程不会完全复制父进程的地址空间，它会在父进程的地址空间中运行。因此可以进一步得出一个结论：vfork创建的子进程，共享的是父进程当前栈帧的地址空间。
（1）、堆栈帧到底是什么
堆栈帧（stack frame）（或活动记录（activation record））是一块堆栈保留区域，用于存放被传递的实际参数、子程序的返回值、局部变量以及被保存的寄存器。
实际上堆栈帧就相当于子函数的缓存，当子函数使用的堆栈个数最大时，其所拥有的所有部分构成了这个函数的堆栈帧。
esp是栈指针，是cpu机制决定的，push、pop指令会自动调整esp的值；
ebp只是存取某时刻的esp，这个时刻就是进入一个函数内后，cpu会将esp的值赋给ebp，此时就可以通过ebp对栈进行操作，比如获取函数参数，局部变量等，实际上使用esp也可以；
既然使用esp也可以，那么为什么要设定ebp呢？
答案是为了方便程序员。
因为esp在函数运行时会不断的变化，所以保存一个一进入某个函数的esp到ebp中会方便程序员访问参数和局部变量，而且还方便调试器分析函数调用过程中的堆栈情况。前面说了，这个ebp不是必须要有的，你非要使用esp来访问函数参数和局部变量也是可行的，只不过这样会麻烦一些。
所以：
esp是栈顶指针，只要有push，esp就减小，pop，esp就增加；
ebp是对于一个栈帧来说，即一次函数调用，ebp指向该函数参数，地址，局部变量压栈后最后的esp，方便访问这个函数调用里面的这些变量。