进程程序替换以及简易shell的实现

一、进程程序替换

进程程序替换：

进程程序替换过程只是将代码和数据替换，并没有创建新的进程，pid不变。

Linux操作系统中的shell就是运用这个原理处理客户请求的，不是每个请求都是shell亲力亲为的，所以shell会创建子程序替换他，在实现shell的过程中我们会用到exec函数，所以我们先了解一下exec函数族并对其每个的用法用代码实现一遍。

exec函数家族包括6种：execl、execlp、execle、execv、execvp、execve，如下：

它们有什么区别呢？

函数名中：

l（list）：参数采用列表

v（vector）：参数采用数组

p（path)：由p自动搜索环境变量（path）

e（env）：表示自己维护环境变量

所以，各函数的区别如下：

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；

也就是说exec函数只有出错返回值，没有成功返回值。

exec函数应用举例：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<string.h>
 
int main(){
    char *const argv[]={"ps","-ef",NULL};
    char *const envp[]={"PATH=/bin:/usr/bin","TERM=console",NULL};
    
  execl("/bin/ps","ps","-ef",NULL);
    
    //带p,可以使用环境变量PATH，无需写全路径
  execlp("ps","ps","-ef",NULL);
  
    //带e，需要自己组装环境变量
    execle("ps","ps","-ef",NULL,envp);

    execv("/bin/ps",argv);
    
    //带p,可以使用环境变量PATH，无需写全路径
    execvp("ps",argv);

    //带e，需要自己组装环境变量
    execve("/bin/ps",argv,envp);

    exit(0);
}

其实，只有execve是真正的系统调用，其他五个函数最终都调用execve。

二、编写一个简易shell

1、看一下简易shell的编写

2、了解shell的工作过程

时间从左向右，如图：

shell从用户读入字符串“ls"，shell建立一个新的进程，用来运行ls的程序并等待此进程结束。

然后shell读取新的一行输入，建立一个新的进程，在这个进程运行程序，并等待其结束。

所以我们知道，要写一个shell,需要循环以下过程：

获取命令行

b)解析命令行

c)建立一个子进程(fork)

d)替换子进程(execvp)

e)父进程等待子进程退出(wait)

实现代码：

1 #include<unistd.h>
  2 #include<sys/wait.h>
  3 #include<stdio.h>
  4 #include<stdlib.h>
  5 #include<string.h>
  6 
  7 char *argv[8];
  8 int argc=0;
  9 
 10 void do_parse(char *buf){
 11     int i;
 12     int status=0;
 13 
 14     for(argc=i=0;buf[i];i++){
 15         if(!isspace(buf[i])&&status==0){
 16             argv[argc++]=buf+i;
 17             status=1;
 18         }
 19         else if(isspace(buf[i])){
 20             status=0;
 21             buf[i]=0;
 22         }
 23     }
 24     argv[argc]=NULL;
 25 }
 26 
 27 void do_execute(void){
 28     pid_t pid=fork();
 29 
 30     switch(pid){
 31         case -1:
 32         perror("fork");
 33         exit(EXIT_FAILURE);
 34         break;
 35         case 0:
 36         execvp(argv[0],argv);
 37         perror("execvp");
 38         exit(EXIT_FAILURE);
 39         default:
 40         {
 41             int st;
 42             while(wait(&st)!=pid)
 43                 ;
 44         }
 45     }
 46 }
 47 
 48 int main(){
 49     char buf[1024]={};
 50     while(1){
 51         printf("myshell> ");
 52         scanf("%[^\n]%*c",buf);
 53         do_parse(buf);
 54         do_execute();
 55     }
 56 }

结果如下：