我与Linux的爱恋:进程程序替换

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​进程程序替换

替换函数

有六种以exec开头的函数，统称exec函数。

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

int main(){
    printf("testexec ...begin!\n");
    execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l",NULL);
    printf("testexec ...end!\n");
    return 0;
}

execl被ls替换了，替换也是完完全全的，不会执行后面的代码。

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。

站在被替换进程的角度：本质就是这个程序被加载到内存中了；通过exec*加载函数。

多进程替换

fork创建子进程，让自进程自己去替换
创建子进程的目的是让子进程完成任务：1.让子进程执行父进程代码的一部分 2.让子进程执行一个新的程序

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
int main(){
    printf("testexec ...begin!\n");
    pid_t id=fork();
    if(id==0){
        printf("child pid: %d\n",getpid());
        sleep(2);
        execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l",NULL);
        exit(1);
    }
    //father
    int status=0;
    pid_t rid=waitpid(id,&status,0);
    if(rid>0){
        printf("father wait success,child exit code :%d \n",WEXITSTATUS(status));
    }
    printf("testexec ...end!\n");
    return 0;
}

即使是父子也要保证独立性，以前是父子共享一块空间，需要时时对数据段进行写实拷贝，现在是完完全全开辟新的空间，保证进程的独立性。

exec*函数使用

1.execl
函数原型，在前面我们已经使用过了，这里不过多介绍。关于exec*函数，我们不考虑它的返回值

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

这里的 l 可以理解为list，path传入绝对路径，arg可变参数，依次传入命令，以及你想执行的指令，最后一个必须为NULL
2.execv
函数原型：

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

这里的v可以理解为vector，argv是一个指针数组，我们可以直接来使用

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
int main(){
    printf("testexec ...begin!\n");
    pid_t id=fork();
    if(id==0){
        printf("child pid: %d\n",getpid());
        sleep(2);
        char *const argv[]={
            (char*)"ls",
            (char*)"-l",
            (char*)"-a",
            (char*)"--color",
            NULL
        };
        execv("/usr/bin/ls",argv);
        exit(1);
    }
    //father
    int status=0;
    pid_t rid=waitpid(id,&status,0);
    if(rid>0){
        printf("father wait success,child exit code :%d \n",WEXITSTATUS(status));
    }
    printf("testexec ...end!\n");
    return 0;
}

3.execvp
函数原型：

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

用户可以不传要执行的文件的路径（但是文件名要传），直接告诉exec*，我要执行谁都行
p:查找这个程序，系统会自动在环境变量PATH中进行查找

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
int main(){
    printf("testexec ...begin!\n");
    pid_t id=fork();
    if(id==0){
        printf("child pid: %d\n",getpid());
        sleep(2);
        char *const argv[]={
            (char*)"ls",
            (char*)"-l",
            (char*)"-a",
            (char*)"--color",
            NULL
        };
        execvp("ls",argv);
        exit(1);
    }
    //father
    int status=0;
    pid_t rid=waitpid(id,&status,0);
    if(rid>0){
        printf("father wait success,child exit code :%d \n",WEXITSTATUS(status));
    }
    printf("testexec ...end!\n");
    return 0;
}

4.execvpe
函数原型：

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

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
int main(){
    printf("testexec ...begin!\n");
    pid_t id=fork();
    if(id==0){
        printf("child pid: %d\n",getpid());
        sleep(2);
        char *const argv[]={
            (char*)"ls",
            (char*)"-a",
            (char*)"-l",
            (char*)"--color",
            NULL
        };

        extern char** environ;
        execvpe("ls",argv,environ);
        exit(1);
        //execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l",NULL);
        //execv("/usr/bin/ls",argv);
        //execvp("ls",argv);
    }
    //father
    int status=0;
    pid_t rid=waitpid(id,&status,0);
    if(rid>0){
        printf("father wait success,child exit code :%d \n",WEXITSTATUS(status));
    }
    printf("testexec ...end!\n");
    return 0;
}

execlp和execlpe
方法与上面相同。

替换函数总结

这些函数之间的关系如下图所示

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
int main(){
    printf("testexec ...begin!\n");
    pid_t id=fork();
    if(id==0){
        putenv("AAAA=11111232154");
         // 我的父进程本身就有一批环境变量！！！, 从bash来
        printf("child pid: %d\n",getpid());
        sleep(2);
        char *const argv[]={
            (char*)"ls",
            (char*)"-a",
            (char*)"-l",
            (char*)"--color",
            NULL
        };

        extern char** environ;
       // execvpe("ls",argv,environ);
        //exit(1);
        //execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l",NULL);
        //execv("/usr/bin/ls",argv);
        //execvp("ls",argv);
        execl("/usr/bin/python3","python3","test.py",NULL);
    }
    //father
    int status=0;
    pid_t rid=waitpid(id,&status,0);
    if(rid>0){
        printf("father wait success,child exit code :%d \n",WEXITSTATUS(status));
    }
    printf("testexec ...end!\n");
    return 0;
}

print("hello python")
print("hello python")
print("hello python")
print("hello python")
print("hello python")
print("hello python")