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系统编程1.0-exec函数和exit（）的使用

article 2025/1/8 8:03:55

exec函数

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

int main()
{
        pid_t x = fork();
        if(x > 0)
        {
                sleep(1);
                printf("aaa!\n");
        }
        if(x == 0)
        {
                printf("hello!\n");
                //以下几个是等价
                //execl("/bin/ls","ls","-l",NULL);
                //execlp("ls","ls","-l",NULL);
                //execle("/bin/ls", "ls","-l",NULL,NULL);

                char *arg[3] = {"ls","-l",NULL};

                //execv("/bin/ls",arg);

                execvp("ls",arg);

        //      execvpe("ls",arg,NULL);
                printf("world!\n");
        }
        return 0;
}

详细解释

char *arg[3] 定义了一个大小为 3 的字符指针数组。每个元素是一个 char * 类型的指针，指向一个字符串（即一个 char 数组）。
{"ls", "-l", NULL} 是初始化这个数组的内容：
- "ls"：这是第一个元素，表示执行的命令或程序名。在这里它表示 ls 命令，用来列出当前目录的内容。
- "-l"：这是第二个元素，表示传递给 ls 命令的一个参数，它告诉 ls 显示文件的详细信息（即长格式的列出目录内容）。
- NULL：这是数组的最后一个元素，标志着参数列表的结束。exec 系列函数要求参数数组必须以 NULL 结尾来表示参数的结束。
char *arg[3] = {"ls", "-l", NULL}; 定义了一个包含两个命令行参数和一个结束符 NULL 的数组，准备作为参数传递给 execv() 或其他 exec 系列函数。这个数组表示执行 ls -l 命令，并列出当前目录的详细内容。

`execvpe()` 的作用

execvpe("ls", arg, NULL) 会执行 /bin/ls（或者在 PATH 中查找 ls），并传递参数 -l。这会列出当前目录的详细文件信息。
一旦 execvpe() 被调用，当前进程（子进程）会被 /bin/ls 程序替换，printf("world!\n"); 语句将不会执行，因为 execvpe() 会完全替换当前进程的映像。

程序执行流程：

父进程：调用 fork()，得到子进程PID，随后调用 sleep(1) 暂停1秒，然后打印 aaa!。
子进程：调用 fork() 后，执行 execvpe("ls", arg, NULL)，替换自己成为 /bin/ls，并打印当前目录的文件列表。printf("world!\n") 永远不会执行，因为进程已经被替换。

各种 `exec` 系列函数：

execl()：传递每个参数给新程序。示例：execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);
- 第一个参数是程序路径，后面的参数是要传递给新程序的命令行参数。最后一个参数必须是 NULL。
execlp()：与 execl() 类似，但会在 PATH 环境变量中查找程序。示例：execlp("ls", "ls", "-l", NULL);
- 不需要指定程序的完整路径，只要在 PATH 中能够找到即可。
execle()：与 execl() 类似，但可以传递环境变量。示例：execle("/bin/ls", "ls", "-l", NULL, NULL);
- 额外的参数传递给新的程序作为环境变量。
execv()：类似 execl()，但通过数组传递参数。示例：execv("/bin/ls", arg);
- arg 是一个数组，包含程序的命令行参数。最后一个元素必须是 NULL。
execvp()：与 execv() 类似，但会在 PATH 环境变量中查找程序。示例：execvp("ls", arg);
- 不需要指定程序的完整路径，直接提供程序名，系统会在 PATH 中查找。
execvpe()：与 execvp() 类似，但额外提供了环境变量的传递。示例：execvpe("ls", arg, NULL);
- 与 execvp() 的区别是，可以传递自定义的环境变量。

exit函数

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

int main()
{
	printf("hello");
	
	//exit(0);
	_exit(0);
}

代码执行流程：

printf("hello");：
- 程序首先会打印 "hello"，但是它并没有立即输出到屏幕上。printf 会将数据写入缓冲区，直到程序结束或缓冲区被刷新，才会显示出来。
_exit(0); 或 exit(0);：
- 程序接着会调用 _exit(0)，这是一个系统调用，通常用来退出当前进程。它的作用是终止程序并返回状态码 0（通常表示正常退出）。

为什么使用 `_exit()`？

_exit() 更适合在子进程中使用，尤其是在调用 fork() 后，父子进程的执行情况不同，可能需要在子进程中快速退出，而不需要刷新缓冲区或调用清理函数。
例如，fork() 创建子进程时，子进程可能调用 _exit() 以避免父进程的清理函数和缓冲区刷新干扰。

在这段代码中的行为：

如果你使用 exit(0)，程序会打印 "hello"，然后刷新缓冲区，确保 "hello" 被显示在屏幕上，然后正常退出。
如果你使用 _exit(0)，程序会打印 "hello"，但由于 _exit() 不会刷新缓冲区，所以 "hello" 可能不会显示出来，然后直接退出程序。

为什么使用退出函数？

程序在执行完成后会自动退出，但是我们使用 exit() 或 _exit() 这样的函数来控制程序退出的方式和时机。虽然程序会在 main() 函数执行完后自动退出，但使用退出函数可以让你精确地控制退出时的行为，特别是如何处理缓冲区、清理工作等。

1. 程序自动退出：

当程序执行完 main() 函数，或者执行到 return 或没有进一步的代码时，程序会自动退出。
退出时，操作系统会回收进程占用的资源，并根据程序返回的状态码给出退出信息。

2. 使用退出函数（exit() 或 _exit()）的区别：

虽然在某些情况下，程序会在 main() 函数结束时自动退出，但通过显式调用退出函数，我们可以控制退出时的一些细节。这包括：

清理工作（如资源释放、内存清理）。
输出缓冲区的处理（如将缓冲区中的数据写入到终端或文件）。
退出状态码的设置（传递给操作系统，父进程或其他程序查看的退出状态）。

3. exit() 和 _exit() 的区别：

exit()：

exit() 是一个标准库函数，通常用来在程序结束时进行清理工作。
主要行为：
刷新缓冲区：它会确保所有通过 printf() 等输出缓冲区中的数据都被写入（即使你在程序中调用了多次 printf()，它们会在退出时一次性显示）。
调用清理函数：exit() 会执行所有通过 atexit() 注册的清理函数，这对于释放资源（如关闭文件、释放内存等）很有用。
返回退出状态码：exit() 会返回一个状态码（通常是 0 表示成功，其他数字表示出错）给操作系统，表示程序是否正常结束。

_exit()：

_exit() 是一个系统调用，通常在程序异常或需要立即退出时使用。
主要行为：
不刷新缓冲区：调用 _exit() 后，程序不会刷新缓冲区，因此如果有任何数据尚未写入屏幕或文件，它们将丢失。这是它与 exit() 的主要区别。
不调用清理函数：_exit() 不会调用 atexit() 注册的清理函数，因此程序不会执行任何资源释放操作。
立即退出：_exit() 会立即终止进程，不做任何额外操作，快速退出程序。

4. 程序自动退出 vs 显式调用退出函数的对比：

自动退出：

当 main() 函数执行完后，程序会自动退出。如果程序没有使用 exit() 或 _exit()，操作系统会回收进程资源，打印退出状态码（默认是0，表示程序正常结束）。
自动退出时的默认行为：
程序会先执行标准的清理过程：刷新输出缓冲区，关闭文件描述符等。
最后，返回状态码给操作系统，表示程序的退出状态。

显式调用退出函数：

如果你调用了 exit() 或 _exit()，你就能控制程序退出的方式，确保在程序退出前完成特定的工作。
exit()：刷新缓冲区、调用清理函数、并返回状态码。
_exit()：立即退出，不刷新缓冲区，也不调用清理函数。

5. 何时使用 exit() 或 _exit()？

exit()：

当你希望在程序退出前做一些清理工作，如释放资源、关闭文件、清空缓冲区时，使用 exit() 是合适的。
例如，在编写多线程程序时，你可能需要确保在退出时清理资源并关闭所有打开的文件。

_exit()：

当你希望在程序终止时立刻退出，且不需要做清理工作时，可以使用 _exit()。例如，系统调用、进程失败后的处理，或者子进程通过 fork() 后退出时，通常会用 _exit() 来避免父进程的缓冲区和清理函数影响。

总结：

程序自动退出：如果没有调用 exit() 或 _exit()，程序会在 main() 执行结束后自动退出，操作系统会回收资源并返回退出状态。
显式调用退出函数：通过调用 exit() 或 _exit()，你可以精确控制程序退出的时机和行为，特别是如何处理缓冲区、清理资源等。