exec函数族

2019-06-15

进程的程序替换，exec 函数族。

fork 创建子进程后执行的是和父进程相同的程序，如果需要他执行不同的代码分支，子进程旺旺需要调用一种 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的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 并不创建新的进程，所以调用 exec 前后该进程的 id 并未改变。

当前进程的 .text 和 .data 替换为所需要加载的程序的 .text 和 .data，然后让进程从新的 .text 第一条指令开始执行，进程的 id 不变，换核子不换壳子。

exec 函数族的一些参数有些不同，底层实现原理一样。

SYNOPSIS
     #include <unistd.h>
     extern char **environ;
     int execl(const char *path, const char *arg0, ... /*, (char *)0 */);
     int execle(const char *path, const char *arg0, ... /*, (char *)0, char *const envp[] */);
     int execlp(const char *file, const char *arg0, ... /*, (char *)0 */);
     int execv(const char *path, char *const argv[]);
     int execvp(const char *file, char *const argv[]);
     int execvP(const char *file, const char *search_path, char *const argv[]);

l(list) : 表示参数采用列表
v(vector) : 参数用数组
p(path) : 有p自动搜索环境变量PATH
e(env) : 表示自己维护环境变量

事实上，只有 execve 是真正的系统调用，其他五个函数最终都调用 execve，所以 execve 在 man 手册第 2 节，其他函数在 man 手册的第 3 节。这些函数之间的关系如下图：

exec函数族，图片来源于网络

execl()

加载一个进程，通过路径+程序名来加载。

1	int execl(const char path, const char arg0, ... /, (char )0 */);

返回：成功：无返回；失败：-1。

参数：path：可执行程序的路径，如/bin/ls。后面跟要传给这个程序的参数。

有了这个函数就可以来加载一个自定义的程序了。

栗子：

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

int main(void) {
    pid_t ret = fork();
    if (ret == -1) {
        perror("fork error");
        exit(-1);
    } else if (ret == 0) {
        // 子进程
        execl("/bin/ls", "ls", "-a", NULL);
    } else {
        // 父进程
        sleep(1);
        printf("father process\n");
    }
    return 0;
}

execl_ls.c

execlp()

加载一个进程，借助 PATH 环境变量。

1	int execlp(const char file, const char arg0, ... /, (char )0 */);

返回：成功：没有返回；失败：-1。

参数：file：要加载的程序名。该函数需要配合 PATH 环境变量来使用，当 PATH 中所有目录搜索后没有参数 file 则返回出错。后面跟传给要执行程序的参数。

该函数通常用来调用系统程序。如：ls、date、cp、cat 等。

栗子：

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

int main(void) {
    pid_t ret = fork();
    if (ret == -1) {
        perror("fork error");
    } else if (ret == 0) {
        // 子进程
        execlp("ls", "ls", "-al", NULL); // 注意第二个参数 ls 对应到main函数的参数就是argv[0]，传给ls其实他并没有使用这个参数
    } else {
        // 父进程
        sleep(1);
        printf("father process\n");
    }
    return 0;
}

execlp_ls.c

execle()

最后一个参数是一个数组，自己的环境变量数组，这个数组必须以 NULL 结尾。

1	int execle(const char path, const char arg0, ... /, (char )0, char const envp[] /);

execv()

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

栗子：

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

int main(void) {
    pid_t ret = fork();
    if (ret == -1) {
        perror("fork error");
        exit(-1);
    } else if (ret == 0) {
        // 子进程
        char* argv[] = {"ls", "-a", NULL};
        execv("/bin/ls", argv);
    } else {
        // 父进程
        sleep(1);
        printf("father process\n");
    }
    return 0;
}

execv_ls.c