[Linux]exec系列函数

exec系列函数

exec系列函数是用来进行程序的替换的。

替换原理

当使用fork函数创建子进程后，子进程会执行与父进程相同的代码（但也有可能执行不同的代码分支），子进程会通过调用exec函数来执行另一个程序。当调用exec函数时，会用新程序的代码和数据来覆盖当前进程的代码和数据（也就是写时拷贝，可以看看这一篇博客[Linux]进程地址空间 - 羡鱼OvO - 博客园）。由于调用exec函数并不是创建新的进程，所以调用前后该进程的pid并不会发生改变，这样从操作系统的角度看，仍然是同一个进程在运行，只是其执行的代码和数据发生了根本性的变化。

exec系列函数返回值问题

exec系列函数如果执行成功，则不会返回；如果执行失败，则会返回-1。失败返回-1好理解，但是为什么执行成功的话没有返回值呢？

那是因为，当在调用exec系列函数之后，原本的代码和数据都会被新程序的代码和数据所覆盖。也就是说，当执行完exec系列函数后，exec函数后的代码都不会被执行，所以它要返回值也没有用。

exec系列函数

execl()：

函数原型：int execl(const char *path, const char *arg, ...)
功能：通过指定程序的路径path和一系列以空指针结尾的命令行参数来执行新程序。

示例：execl("/usr/bin/ls", "ls", "-l", "-a", NULL);执行ls -la命令。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <assert.h>

int main()
{
    printf("process is running...\n");
    execl("/usr/bin/ls", "ls", "--color=auto", "-a", "-l", NULL);
    printf("process running done......\n");//程序被替换，不执行该语句
    return 0;
}

如上，就实现了运行我们自己的程序，来执行其他程序的方法。

当然，也可以使用子进程的方式来执行程序替换。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <assert.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    printf("process is running...\n");
    pid_t id = fork();
    assert(id != -1);
    if (id == 0)
    {
        //子进程
        execl("/usr/bin/ls", "ls", "--color=auto", "-a", "-l", NULL);
        exit(1);
    }
    //父进程
    int status = 0;
    pid_t ret = waitpid(id, &status, 0);//等待子进程
    if (ret > 0) printf("wait success: sig: %d, exit code: %d\n", WEXITSTATUS(status), WIFEXITED(status) );
    printf("process running done......\n");
    return 0;
}

execlp()：
- 函数原型：int execlp(const char *file, const char *arg, ...)
- 功能：会在环境变量PATH中自动搜索指定的file，并执行它。其他参数用法与execl()相同。
- 示例：execlp("ls", "ls", "-l", "-a", NULL);在PATH中查找ls命令并执行。
  
  示例给的有两个ls，这并不重复，第一个是告诉系统我要执行谁，第二个是告诉系统我想如何执行。

execv()：

函数原型：int execv(const char *path, char *const argv[])
功能：与execl()类似，但命令行参数以字符串数组的形式传递。

示例：char *const argv[] = {"ls", "-l", "-a", NULL}; execv("/usr/bin/ls", argv);

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <assert.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    printf("process is running...\n");
    pid_t id = fork();
    assert(id != -1);
    if (id == 0)
    {
        char *const argv_[] = {"ls", "--color=auto", "-a", "-l", NULL}; 
        execv("/usr/bin/ls", argv_); //通过字符数组传递参数
    }
    int status = 0;
    pid_t ret = waitpid(id, &status, 0);//等待子进程
    if (ret > 0) printf("wait success: sig: %d, exit code: %d\n", WEXITSTATUS(status), WIFEXITED(status) );
    printf("process running done......\n");
    return 0;
}

运行结果与上面的同。

execvp()：
- 函数原型：int execvp(const char *file, char *const argv[])
- 功能：结合了execv()和execlp()的特点，在PATH中搜索指定的可执行文件，并以字符串数组的形式传递命令行参数。
- 示例：char *const argv[] = {"ls", "-l", "-a", NULL}; execvp("ls", argv);

execle()：

函数原型：int execle(const char *path, const char *arg, ..., char *const envp[])
功能：除了指定程序路径和命令行参数外，还可以显式指定新程序的环境变量数组 envp 。

示例：execle("/bin/ls", "ls", "-l", NULL, my_env); 其中 my_env 是自定义的环境变量数组。

//mybin.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() 
{
    // 系统就有
    printf("PATH:%s\n", getenv("PATH"));
    printf("PWD:%s\n", getenv("PWD"));
    // 自定义
    printf("MYENV:%s\n", getenv("MYENV"));

    printf("另一个程序\n");
    printf("另一个程序\n");
    printf("另一个程序\n");
    printf("另一个程序\n");
    printf("另一个程序\n");
    printf("另一个程序\n");
    printf("另一个程序\n");
    return 0;
}
//test.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <assert.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    printf("process is running...\n");
    pid_t id = fork();
    assert(id != -1);
    if (id == 0)
    {
        char *const envp_[] = { (char*)"MYENV=123456789", NULL};
        putenv((char*)"MYENV=987654321");//将指定环境变量导入到系统中
        //execle("./mybin", "mybin", NULL, envp_);//自定义环境变量
        extern char **environ;
        execle("./mybin", "mybin", NULL, environ);
    }
    int status = 0;
    pid_t ret = waitpid(id, &status, 0);//等待子进程
    if (ret > 0) printf("wait success: sig: %d, exit code: %d\n", WEXITSTATUS(status), WIFEXITED(status) );
    printf("process running done......\n");
    return 0;
}