Linux系统编程——进程替换:exec 函数族

在 Windows 平台下,我们可以通过双击运行可执行程序,让这个可执行程序成为一个进程;而在 Linux 平台,我们可以通过 ./ 运行,让一个可执行程序成为一个进程。

但是,如果我们本来就运行着一个程序(进程),我们如何在这个进程内部启动一个外部程序,由内核将这个外部程序读入内存,使其执行起来成为一个进程呢?这里我们通过 exec 函数族实现。

exec 函数族,顾名思义,就是一簇函数,在 Linux 中,并不存在 exec() 函数,exec 指的是一组函数,一共有 6 个:

  1. int execl(const char *path, const char *arg, ...);  
  2. int execlp(const char *file, const char *arg, ...);  
  3. int execle(const char *path, const char *arg, ..., char * const envp[]);  
  4. int execv(const char *path, char *const argv[]);  
  5. int execvp(const char *file, char *const argv[]);  
  6. int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);其中只有 execve() 是真正意义上的系统调用,其它都是在此基础上经过包装的库函数。

     

    exec 函数族提供了六种在进程中启动另一个程序的方法。exec 函数族的作用是根据指定的文件名或目录名找到可执行文件,并用它来取代调用进程的内容,换句话说,就是在调用进程内部执行一个可执行文件。 

    进程调用一种 exec 函数时,该进程完全由新程序替换,而新程序则从其 main 函数开始执行。因为调用 exec 并不创建新进程,所以前后的进程 ID (当然还有父进程号、进程组号、当前工作目录……)并未改变。exec 只是用另一个新程序替换了当前进程的正文、数据、堆和栈段(进程替换)。

    exec 函数族的 6 个函数看起来似乎很复杂,但实际上无论是作用还是用法都非常相似,只有很微小的差别。

    l(list):参数地址列表,以空指针结尾。

    v(vector):存有各参数地址的指针数组的地址。

    p(path):按 PATH 环境变量指定的目录搜索可执行文件。

    e(environment):存有环境变量字符串地址的指针数组的地址。 

    exec 函数族装入并运行可执行程序 path/file,并将参数 arg0 ( arg1, arg2, argv[], envp[] ) 传递给此程序。

    exec 函数族与一般的函数不同,exec 函数族中的函数执行成功后不会返回,而且,exec 函数族下面的代码执行不到。只有调用失败了,它们才会返回 -1,失败后从原程序的调用点接着往下执行。execl() 示例代码:

    1. #include <unistd.h>
    2. int main(int argc, char *argv[])  
    3. {  
    4.     printf("before exec\n\n");     
    5.     /* /bin/ls:外部程序,这里是/bin目录的 ls 可执行程序,必须带上路径(相对或绝对) 
    6.        ls:没有意义,如果需要给这个外部程序传参,这里必须要写上字符串,至于字符串内容任意 
    7.        -a,-l,-h:给外部程序 ls 传的参数 
    8.        NULL:这个必须写上,代表给外部程序 ls 传参结束 
    9.     */  
    10.     execl("/bin/ls", "ls", "-a", "-l", "-h", NULL);      
    11.     // 如果 execl() 执行成功,下面执行不到,因为当前进程已经被执行的 ls 替换了  
    12.     perror("execl");  
    13.     printf("after exec\n\n");       
    14.     return 0;  
    15. }  

      运行结果如下:

      execv()示例代码:

      execv() 和 execl() 的用法基本是一样的,无非将列表传参,改为用指针数组。

      1. int main(int argc, char *argv[])  
      2. {  
      3.     // execv() 和 execl() 的用法基本是一样的,无非将列表传参,改为用指针数组  
      4.     // execl("/bin/ls", "ls", "-a", "-l", "-h", NULL);      
      5.     /* 指针数组 
      6.        ls:没有意义,如果需要给这个外部程序传参,这里必须要写上字符串,至于字符串内容任意 
      7.        -a,-l,-h:给外部程序 ls 传的参数 
      8.        NULL:这个必须写上,代表给外部程序 ls 传参结束 
      9.     */  
      10.     char *arg[]={"ls", "-a", "-l", "-h", NULL};  
      11.     // /bin/ls:外部程序,这里是/bin目录的 ls 可执行程序,必须带上路径(相对或绝对)  
      12.     // arg: 上面定义的指针数组地址  
      13.     execv("/bin/ls", arg);   
      14.     perror("execv");          
      15.     return 0;  
      16. }  execlp() 或 execl() 示例代码:

         

        execlp() 和 execl() 的区别在于,execlp() 指定的可执行程序可以不带路径名,如果不带路径名的话,会在环境变量 PATH指定的目录里寻找这个可执行程序,而 execl() 指定的可执行程序,必须带上路径名。

        1. #include <stdio.h>  
        2. #include <unistd.h>    
        3. int main(int argc, char *argv[])  
        4. {  
        5.     // 第一个参数 "ls",没有带路径名,在环境变量 PATH 里寻找这个可执行程序  
        6.     // 其它参数用法和 execl() 一样  
        7.     execlp("ls", "ls", "-a", "-l", "-h", NULL);      
        8.     /* 
        9.     char *arg[]={"ls", "-a", "-l", "-h", NULL}; 
        10.     execvp("ls", arg); 
        11.     */      
        12.     perror("execlp");       
        13.     return 0;  
        14. }

          execle() 或 execve() 示例代码:

          execle() 和 execve() 改变的是 exec 启动的程序的环境变量(只会改变进程的环境变量,不会影响系统的环境变量),其他四个函数启动的程序则使用默认系统环境变量。

          execle()示例代码:

          1. #include <stdio.h>  
          2. #include <unistd.h>  
          3. #include <stdlib.h> // getenv()    
          4. int main(int argc, char *argv[])  
          5. {      // getenv() 获取指定环境变量的值  
          6.     printf("before exec:USER=%s, HOME=%s\n", getenv("USER"), getenv("HOME"));        
          7.     // 指针数据  
          8.     char *env[]={"USER=MIKE", "HOME=/tmp", NULL};        
          9.     /* ./mike:外部程序,当前路径的 mike 程序,通过 gcc mike.c -o mike 编译 
          10.         mike:这里没有意义 
          11.         NULL:给 mike 程序传参结束 
          12.         env:改变 mike 程序的环境变量,正确来说,让 mike 程序只保留 env 的环境变量 
          13.      */  
          14.     execle("./mike", "mike", NULL, env);      
          15.     /* 
          16.     char *arg[]={"mike", NULL};      
          17.     execve("./mike", arg, env);  
          18.     */        
          19.     perror("execle");        
          20.     return 0;  
          21. 外部程序,mike.c 示例代码:
            1. #include <stdio.h>  
            2. #include <stdlib.h>  
            3. #include <unistd.h>  
            4. int main(int argc, char *argv[])  
            5. {  
            6.     printf("\nin the mike fun, after exec: \n");  
            7.     printf("USER=%s\n", getenv("USER"));  
            8.     printf("HOME=%s\n", getenv("HOME"));        
            9.     return 0;  
            10. }  
            11. 运行结果如下:

               

posted @ 2016-07-05 08:29  *尘封的记忆*  阅读(423)  评论(0编辑  收藏  举报