Linux---进程替换及编写一个自己的shell

水深无声 2022-06-01 09:16 169阅读 0赞

### **进程替换** ###

用fork创建子进程后，子进程执行的是和父进程相同的一段程序(但有可能执行不同的代码分支),如果想让子进程执行另一个程序该怎么办呢？这时候就有了exec函数。  
当进程调用一种exec函数时,该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换,从新程序的启动例程开始执行。调用exec并不创建新进程,所以调用exec前后该进程的进程ID并未发生改变。  
来看看exec函数家族都有哪些函数？

#include <unistd.h> 
    int execl(const char *path, const char *arg, ...); int execlp(const char *ﬁle, const char *arg, ...);
    int execle(const char *path, const char *arg, ..., char *const envp[]);
    int execv(const char *path, char *const argv[]);
    int execvp(const char *ﬁle, char *const argv[]);
    int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

大家会发现这些函数的原型有些类似，来看看它们的规律：

*  **函数名不带p**：第一个参数必须是程序的相对路径或绝对路径，
 *  **函数名带e**：可以把一份新的环境变量表传给它,其他exec函数仍使用当前的环境变量表执行新程序
 *  **函数名带l**：要求将新程序的每个命令行参数都当作一个参数传给它,命令行参数的个数是可变的，而且的最后一个可变参数应该是NULL
 *  **函数名带v**：应该先构造一个指向各参数的指针数组,然后将该数组的首地址当作参数传给它,数组中的最后一个指针也应该是NULL

看一张表格理解一下：  
![这里写图片描述][SouthEast]

再来看看exec函数的例子吧  
我们先在hello.c文件中编写一段简单的代码如下：  
![这里写图片描述][SouthEast 1]  
![这里写图片描述][SouthEast 2]

再来编写我们测试exec函数的代码(在这里只演示一个函数，其他的函数读者可以自行测试)

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    
    int main()
    {
        printf("before execvp\n");
        char* argv[]=
        {
            "hello",
            NULL
        };
        execvp("./hello",argv);//带路径，且参数形式是数组，用的是当前的环境变量
        printf("afert execvp\n");
        return 0;
    }

来看看运行结果：  
![这里写图片描述][SouthEast 3]

我们会发现，execvp函数下面的语句并没有被执行，这是因为程序已经被替换了  
**事实上,只有execve是真正的系统调用,而其它五个函数最终都调用了execve**

我们还可以根据exec函数做一个简易的shell  
直接上代码：

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <unistd.h>
    #include <sys/wait.h>
    #include <string.h>
    #include <ctype.h>
    
    void do_action(char *argv[])
    {
        pid_t pid=fork();
        if(pid==-1)
        {
            perror("fork");
            return;
        }
        if(pid==0)
        {
            execvp(argv[0],argv);
        }
        else
        {
            wait(NULL);
        }
    }
    
    void do_parse(char* buf)
    {
       //解析字符串
        char *argv[8];
        int argc=0;
        int status=0;
        int i=0;
        for(i=0;buf[i]!='\0';i++)
        {
            if(!isspace(buf[i])&&status==0)
            {
                argv[argc++]=buf+i;
                status=1;
            }
            else if(isspace(buf[i]))
            {
                buf[i]=0;
                status=0;
            }
        }
        argv[argc]=NULL;
        do_action(argv);
    }
    
    
    
    int main()
    {
        char buf[1024]={};
        while(1)
        {
            printf("^_^: ");
            memset(buf,0,sizeof(buf));
            scanf("%[^\n]%*c",buf);
    
            if(strcmp(buf,"exit")==0)
            {
                break;
            }
            do_parse(buf);
        }
        printf("exit\n");
    }

来看看运行结果：  
![这里写图片描述][SouthEast 4]

[SouthEast]: /images/20220601/2c12c13c375843cd87574b8a1264f827.png
[SouthEast 1]: /images/20220601/91aa398063584f34b7568386ce82cf67.png
[SouthEast 2]: /images/20220601/ce7ce04c2da84a95845116ebd331c724.png
[SouthEast 3]: /images/20220601/080a93b7357d486a8dd092cffd3b3b46.png
[SouthEast 4]: /images/20220601/317983d0590a4156a4e8771cb919fb3a.png