00. 目录


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​00. 目录​​​​01. exec函数族​​​​02. 参考示例​


01. 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:

#include <unistd.h>

extern char **environ;

int execl(const char *path, const char *arg, ...
/* (char *) NULL */);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...
/* (char *) NULL */);
int execle(const char *path, const char *arg, ...
/*, (char *) NULL, char * const envp[] */);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execvpe(const char *file, 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。

02. 参考示例

2.1 execl函数示例

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

int main(int argc, char *argv[])
{
printf("before exec\n");

/* /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)
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
-a,-l,-h:给外部程序 ls 传的参数
NULL:这个必须写上,代表给外部程序 ls 传参结束
*/
execl("/bin/ls", "ls", "-a", "-l", "-h", NULL);

// 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
perror("execl");
printf("after exec\n");

return 0;
}

执行结果:

deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$ gcc 1.c
deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$ ./a.out
before exec

总用量 23K
drwxrwxrwx 1 root root 4.0K 11月 5 15:38 .
drwxrwxrwx 1 root root 4.0K 11月 4 18:05 ..
-rwxrwxrwx 1 root root 576 11月 5 15:38 1.c
-rwxrwxrwx 1 root root 704 11月 5 13:42 1.c.bak
drwxrwxrwx 1 root root 4.0K 11月 3 20:46 4sys
-rwxrwxrwx 1 root root 8.2K 11月 5 15:38 a.out
deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$

2.2 execv函数示例

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。

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

int main(int argc, char *argv[])
{
// 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
// execl("/bin/ls", "ls", "-a", "-l", "-h", NULL);

/* 指针数组
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
-a,-l,-h:给外部程序 ls 传的参数
NULL:这个必须写上,代表给外部程序 ls 传参结束
*/
char *arg[]={"ls", "-a", "-l", "-h", NULL};

// /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)
// arg: 上面定义的指针数组地址
execv("/bin/ls", arg);

perror("execv");

return 0;
}

测试结果:

deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$ gcc 1.c
deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$ ./a.out
总用量 23K
drwxrwxrwx 1 root root 4.0K 11月 5 15:40 .
drwxrwxrwx 1 root root 4.0K 11月 4 18:05 ..
-rwxrwxrwx 1 root root 643 11月 5 15:40 1.c
-rwxrwxrwx 1 root root 576 11月 5 15:38 1.c.bak
drwxrwxrwx 1 root root 4.0K 11月 3 20:46 4sys
-rwxrwxrwx 1 root root 8.2K 11月 5 15:40 a.out
deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$

2.3 execlp() 或 execvp()函数示例

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。

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

int main(int argc, char *argv[])
{
// 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
// 其它参数用法和 execl() 一样
execlp("ls", "ls", "-a", "-l", "-h", NULL);

/*
char *arg[]={"ls", "-a", "-l", "-h", NULL};
execvp("ls", arg);
*/

perror("execlp");

return 0;
}

执行结果:

deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$ gcc 1.c
deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$ ./a.out
总用量 22K
drwxrwxrwx 1 root root 4.0K 11月 5 15:42 .
drwxrwxrwx 1 root root 4.0K 11月 4 18:05 ..
-rwxrwxrwx 1 root root 354 11月 5 15:42 1.c
-rwxrwxrwx 1 root root 643 11月 5 15:40 1.c.bak
drwxrwxrwx 1 root root 4.0K 11月 3 20:46 4sys
-rwxrwxrwx 1 root root 8.2K 11月 5 15:42 a.out
deng@itcast:/mnt/hgfs/LinuxHome/code.bak2$

2.4 execle() 或 execve()函数示例

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。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h> // getenv()

int main(int argc, char *argv[])
{
// getenv() 获取指定环境变量的值
printf("before exec:USER=%s, HOME=%s\n", getenv("USER"), getenv("HOME"));

// 指针数据
char *env[]={"USER=TEST", "HOME=/tmp", NULL};

/* ./test:外部程序,当前路径的 test 程序,通过 gcc test.c -o test 编译
test:这里没有意义
NULL:给 test 程序传参结束
env:改变 test 程序的环境变量,正确来说,让 test 程序只保留 env 的环境变量
*/
execle("./test", "test", NULL, env);

/*
char *arg[]={"test", NULL};
execve("./test", arg, env);
*/

perror("execle");

return 0;
}

外部程序,test.c 示例代码:

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

int main(int argc, char *argv[])
{
printf("\nin the test fun, after exec: \n");
printf("USER=%s\n", getenv("USER"));
printf("HOME=%s\n", getenv("HOME"));

return 0;
}

03. 附录

3.1 参考博客:​​【Linux系统编程】进程替换:exec 函数族​