Linux进程 -- exec函数操作

今天药忘吃喽~ 2022-08-20 06:27 196阅读 0赞

## exec系列函数 ##

用`fork`创建子进程后执行的是和父进程相同的程序（但有可能执行不同的代码分支），**子进程往往要调用一种exec函数以执行另一个程序。**

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id并未改变。

以exec开头的函数，统称exec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[]);

这些函数如果调用成功则加载新的程序从启动代码开始执行，不再返回，如果调用出错则返回-1，所以**`exec`函数只有出错的返回值而没有成功的返回值。**

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**exec族函数**

*  l 命令行参数列表
 *  p 搜素file时使用path变量
 *  v 使用命令行参数数组
 *  e 使用环境变量数组,不使用进程原有的环境变量，设置新加载程序运行的环境变量

**各函数分析及记忆：**

**不带字母`p`**（表示 `path`）的exec函数第一个参数必须是程序的相对路径或绝对路径，例如“`/bin/ls`”或“./a.out”，而不能是“`ls`”或“`a.out`”。

对于**带字母`p`**的函数：  
如果参数中包含`/`，则将其视为路径名。  
否则视为不带路径的程序名，在`PATH`环境变量的目录列表中搜索这个程序。

**带有字母`l`**（表示`list`）的exec函数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，因此函数原型中有`…`，`…`中的最后一个可变参数应该是`NULL`，起sentinel（哨兵）的作用。

对于**带有字母`v`**（表示`vector`）的函数，则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`，就像main函数的`argv`参数或者环境变量表一样。

对于**以`e`**（表示`environment`）结尾的exec函数，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。

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**exec调用举例如下：**

char *const ps_argv[] ={
       "ps", "-o", "pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm", NULL};
    
    char *const ps_envp[] ={
       "PATH=/bin:/usr/bin", "TERM=console", NULL};
    
    execl("/bin/ps", "ps", "-o", "pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm", NULL);
    
    execv("/bin/ps", ps_argv);
    
    execle("/bin/ps", "ps", "-o", "pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm", NULL, ps_envp);
    
    execve("/bin/ps", ps_argv, ps_envp);
    
    execlp("ps", "ps", "-o", "pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm", NULL);
    
    execvp("ps", ps_argv);

事实上，只有`execve`是真正的系统调用，其它五个函数最终都调用`execve`，这些函数之间的关系如下图所示：

![这里写图片描述][20160210231346333]

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**一个完整的例子:**

#include <unistd.h>
    #include <stdlib.h>
    
    int main(void)
    {
        execlp("ps", "ps", "-o", "pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm", NULL);
        perror("exec ps");
        exit(1);
    }

由于exec函数只有错误返回值，只要返回了一定是出错了，**所以不需要判断它的返回值，直接在后面调用`perror`即可。**

注意在调用execlp时传了两个“ps”参数，第一个“ps”是程序名，execlp函数要在PATH环境变量中找到这个程序并执行它，而第二个“ps”是第一个命令行参数，execlp函数并不关心它的值，只是简单地把它传给ps程序，ps程序可以通过main函数的argv\[0\]取到这个参数。

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**实现I/O重定向**

调用exec后，原来打开的文件描述符仍然是打开的。利用这一点可以实现I/O重定向。  
先看一个简单的例子，把标准输入转成大写然后打印到标准输出：

例大小写转换源码`upper.c`：

/* upper.c */
    #include <stdio.h>
    
    int main(void)
    {
        int ch;
        while((ch = getchar()) != EOF) {
        putchar(toupper(ch));
        }
        return 0;
    }

程序`wrapper.c`：

/* wrapper.c */
    #include <unistd.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <stdio.h>
    #include <fcntl.h>
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        int fd;
        if (argc != 2) {
        fputs("usage: wrapper file\n", stderr);
        exit(1);
        }
    
        fd = open(argv[1], O_RDONLY);
        if(fd<0) {
        perror("open");
        exit(1);
        }
    
        dup2(fd, STDIN_FILENO);
        close(fd);
    
        execl("./upper", "upper", NULL);
        perror("exec ./upper");
        exit(1);
    }

`wrapper`程序将命令行参数当作文件名打开，将标准输入重定向到这个文件，然后调用`exec`执行`upper`程序，这时原来打开的文件描述符仍然是打开的，`upper`程序只负责从标准输入读入字符转成大写，并不关心标准输入对应的是文件还是终端。

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学习资料来自邢文鹏老师

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