Linux操作系统~进程替换，exec系列函数的使用

发布时间：2022-12-07 13:01:17 所属栏目：教程来源：

导读：　　1.概念/原理

　　进程替换就是指进程不变（进程的pcb，进程地址空间不变），仅仅用替换当前进程的代码和数据的技术（新程序的替换旧进程的），叫做进程的程序替换，这样就好像子进程执行了一个全新的程序。

　　1.概念/原理

　　进程替换就是指进程不变（进程的pcb，进程地址空间不变），仅仅用替换当前进程的代码和数据的技术（新程序的替换旧进程的），叫做进程的程序替换，这样就好像子进程执行了一个全新的程序。

　　--有没有创建新的进程呢? 答案是没有

　　（1）.替换原理

　　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。

　　程序替换的本质是不是就是把程序的进程代码+数据(加载进特定进程的上下文中!!

　　C/C++程序要运行，必须的先加载到内存中!

　　如何加载呢？使用加载器

　　加载器的底层原理就是使用exec*程序替换函数

　　（2）.子进程调用execl执行程序替换，为什么父进程不受影响？

　　父子代码难道不是共享的吗？为什么新程序替换了子进程的代码和数据以后，父进程不受影响呢？

　　因为进程是具有独立性的linux feof函数，进程程序替换会更改代码区的代码，此时也会发生写时拷贝，拷贝一份代码和数据给子进程，然后再将新程序中的代码和数据替换子进程中的。

　　（3）.exec*返回值

　　只要进程的程序替换成功，就不会执行后续代码，意味着exec*函数，成功的时候，不需要返回值检测（exec系列函数执行成功以后，原进程中的代码和数据都会被替换掉，自然也就不会执行exec*后面的代码，exec*自然也就不会返回了；如果exec*返回了，那exec系列函数一定是执行失败了。）

　　只要exec*返回了，就一定是因为调用失败了！

　　2.替换函数exec

　　其实有六种以exec开头的函数,统称exec函数:

　　#include

　　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[]);

　　函数解释：

　　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。

　　命名理解

　　l(list) : 表示参数采用列表（比如execl）v(vector) : 参数用数组p(path) : 有p自动搜索环境变量PATHe(env) : 表示自己维护环境变量（自己定义环境变量替代系统的环境变量）execl

　　int execl(const char *path, const char *arg, ...);

　　execl("/usr/bin/ls", "ls", "-l");
　　execv

　　int execv(const char *path, char *const argv[]);

　　第一个参数和execl一样，path

　　第二个参数是一个指针数组，将execl中按照列表形式给出的参数放到这个数组里面。（最后需要加上NULL）

　　可以理解为它把这个参数数组，直接喂给了ls命令的main函数中的命令行参数数组argv

　　char* args[] = {"/usr/bin/ls","-al",NULL};
　　execvp("ls",args);
　　execlp

　　int execlp(const char *file, const char *arg, ...);

　　nt execl(const char *path, const char *arg, ...);

　　带了l所以是参数是以列表的形式给出

　　带了p所以第一个参数只需要给出文件名即可，在调用execlp的时候会帮我们根据环境变量PATH帮助我们找这个文件。

　　要注意这两个ls的区别，第一个是指定程序/文件名，第二个ls是要在命令行上给出的参数（想要执行ls命令，ls本身也要给出）

　　execlp("ls", "ls", "-l");
　　execvp的（execv）

　　int execvp(const char *file, char *const argv[]);

　　第一个参数只需要给文件名

　　第二个参数给参数数组

　　char* args[] = {"ls","-al",NULL};
　　execvp("ls",args);
　　execve的参数（execle）

　　int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

　　第一个参数给全路径

　　第二个参数给参数数组

　　第三个参数表示自己定义一个环境变量，然后传进来，替换系统的环境变量

　　自己有两个C程序，调用一个（test7）的时候运行另一个程序（to_exe）

　　test7:

　　#include
　　#include
　　#include
　　#include
　　using namespace std;
　　int main()
　　{
　　    pid_t fork_id = fork();
　　    if(fork_id > 0)
　　    //父进程
　　    {
　　        cout << "this is father" << endl;
　　        wait(nullptr);
　　    }
　　    else
　　    //子进程
　　    {
　　        cout << "this is child" << endl;
　　        char* args[] = {"ls","-al",NULL};
　　        char* envp[] = {"666第一个参数","666第二个参数","666第三个参数",nullptr};
　　        execve("./to_exe",args,envp);
　　    }
　　    // bool a = nullptr; //虽然报错但是对
　　    return 0;
　　}
　　to_exe:

　　这样我们就可以在调用的另一个程序（to_exe）中使用自己定义的环境变量，打印出来，而不是系统的环境变量了。（如果直接运行to_exe，打印出来的是系统的环境变量）

　　#include
　　#include
　　#include
　　#include
　　using namespace std;
　　int main()
　　{
　　    cout << "to_exe is running" << endl;
　　    extern char **environ; //获取当前的环境变量（一个字符串数组）
　　    for (int i = 0; environ[i]; i++)
　　    {
　　        printf("%s\n", environ[i]);
　　    }
　　    printf("my exe running .... done\n");
　　    return 0;
　　}
　　运行结果：

　　linux feof函数_feof函数matlab_feof函数

　　技：Makefile一次生成多个可执行文件

　　Makefile默认只会生成第一个文件，所以我们可以声明一个目标all，然后将我们要生成的可执行文件作为all的依赖关系即可。

　　Q：为什么这里的clean要设置为伪目标？

　　如果当前目录下存在文件名为clean的文件时，我们在shell中执行命令make clean时，由于这个规则没有依赖文件，所以目标被认为是最新的，从而不去执行规则所定义的命令，因此命令rm将不会被执行。为了解决这个问题，删除clean文件或者是在Makefile中将目标 clean 声明为伪目标。

　　[zebra@VM-8-12-centos test7]$ make clean
　　make: `clean' is up to date.
　　exec系列函数总结

　　这六个函数（加上execvpe一共七个）实际上只是参数上的不同，最终都是调用execve，系统给我们提供的实际上只有这一个接口，其他接口都是在此基础上封装出来的。（通过man手册也可以发现execve在man手册的2区内，表示是系统调用）

　　all:test7 to_exe
　　test7:test7.cc
　　 g++ -o $@ $^ -std=c++11
　　to_exe:to_exe.cc
　　 g++ -o $@ $^ -std=c++11
　　.PHONY:clean
　　clean:
　　 rm -f test7

（编辑：草根网）

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