1. exec函数说明
fork()函数通过系统调用创建一个与原来进程(父进程)几乎完全相同的进程(子进程是父进程的副本,它将获得父进程数据空间、堆、栈等资源的副本。注意,子进程持有的是上述存储空间的“副本”,这意味着父子进程不共享这些存储空间。linux将复制父进程的地址空间内容给子进程,因此,子进程由了独立的地址空间。),也就是这两个进程做完全相同的事。
在fork后的子进程中使用exec函数族,可以装入和运行其它程序(子进程替换原有进程,和父进程做不同的事)。
exec函数族可以根据指定的文件名或目录名找到可执行文件,并用它来取代原调用进程的数据段、代码段和堆栈段。在执行完后,原调用进程的内容除了进程号外,其它全部被新程序的内容替换了。另外,这里的可执行文件既可以是二进制文件,也可以是Linux下任何可执行脚本文件。
2.在Linux中使用exec函数族主要有一下两种情况
实际上,在Linux中并没有exec函数,而是有6个以exec开头的函数族,下表列举了exec函数族的6个成员函数的语法。
这6个函数在函数名和使用语法的规则上都有细微的区别,下面就可执行文件查找方式、参数传递方式及环境变量这几个方面进行比较说明。
PATH环境变量包含了一张目录表,系统通过PATH环境变量定义的路径搜索执行码,PATH环境变量定义时目录之间需用“;”分隔,以“.”表示结束 。PATH环境变量定义在用户的.profile或.bash_profile中,下面是PATH环境变量定义的样例,此PATH环境变量指定“/bin”、“/usr/bin”和当前目录三个目录进行 搜索执行码。
PATH=/bin:/usr/bin..
export $PATH
4.进程中的环境变量说明
在Linux中,Shell进程是所有执行码的父进程。当一个执行码执行时,Shell进程会fork子进程然后调用exec函数去执行执行码。Sehll进程堆栈中存放着该用户下的所有环境变量,使用不带“e”的4个函数使执行码重生时,Shell进程会将所有环境变量复制给生成的新进程;而使用带“e”的两个函数时新进程不继承任何Shell进程的环境变量,而由envp[]数组自行设置环境变量。
5.exec函数族关系
事实上,这6个函数中真正的系统调用只有execve,其他5个都是库函数,它们最终都会调用execve这个系统调用,调用关系如下图所示:
6.exec函数族调用举例如下
char *const ps_argv[] = {"ps", "-o", "pid, ppid, session, tpgid, comm, NULL"};
char *const ps_envp[] = {"PATH=/bin:/usr/bin", "TERM=console", NULL};
execl("/bin/ps", "ps", "-o", "pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm", NULL);
execv("/bin/ps", ps_argv);
execle("/bin/ps", "ps", "-o", "pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm", NULL, ps_envp);
execve("/bin/ps", ps_argv, ps_envp);
execlp("ps", "ps", "-o", "pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm", NULL);
execvp("ps", ps_argv);
请注意exec函数族形参展开时的前两个参数,第一个参数是带路径的执行码(execlp、execvp函数第一个参数是无路径的,系统会根据PATH自动查找然后合成带路径的执行码),第二个是不带路径的执行码,执行码可以是二进制执行码和Shell脚本。
7.exec函数族使用注意点
在使用exec函数族时,一定要加上错误判断语句。因为exec很容易执行失败,其中最常见的原因有:
环境变量(使用了execle、execve函数则不继承环境变量);
Ÿ进程ID和父进程ID;
实际用户ID和实际组ID;
附加组ID;
进程组ID;
会话ID;
控制终端;
当前工作目录;
根目录;
文件权限屏蔽字;
文件锁;
进程信号屏蔽;
未决信号;
资源限制;
tms_utime、tms_stime、tms_cutime以及tms_ustime值。
对打开文件的处理与每个描述符的exec关闭标志值有关,进程中每个文件描述符有一个exec关闭标志(FD_CLOEXEC),若此标志设置,则在执行exec时关闭该描述符,否则该描述符仍然打开。除非特地用了fcntl设置了该标志,否则系统的默认操作是在exec后仍保持这种描述符打开,利用这一点可以实现I/O重定向。
9.各个函数使用举例
1 #ifdef HAVE_CONFIG_H
2 #include <config.h>
3 #endif
4
5 #include <stdio.h>
6 #include <stdlib.h>
7 #include <unistd.h>
8 #include <string.h>
9 #include <errno.h>
10
11 int main(int argc, char *argv[])
12 {
13 //以NULL结尾的字符串数组的指针,适合包含v的exec函数参数
14 char *arg[] = {"ls", "-a", NULL};
15
16 /**
17 * 创建子进程并调用函数execl
18 * execl 中希望接收以逗号分隔的参数列表,并以NULL指针为结束标志
19 */
20 if( fork() == 0 )
21 {
22 // in clild
23 printf( "1------------execl------------\n" );
24 if( execl( "/bin/ls", "ls","-a", NULL ) == -1 )
25 {
26 perror( "execl error " );
27 exit(1);
28 }
29 }
30
31 /**
32 *创建子进程并调用函数execv
33 *execv中希望接收一个以NULL结尾的字符串数组的指针
34 */
35 if( fork() == 0 )
36 {
37 // in child
38 printf("2------------execv------------\n");
39 if( execv( "/bin/ls",arg) < 0)
40 {
41 perror("execv error ");
42 exit(1);
43 }
44 }
45
46 /**
47 *创建子进程并调用 execlp
48 *execlp中
49 *l希望接收以逗号分隔的参数列表,列表以NULL指针作为结束标志
50 *p是一个以NULL结尾的字符串数组指针,函数可以DOS的PATH变量查找子程序文件
51 */
52 if( fork() == 0 )
53 {
54 // in clhild
55 printf("3------------execlp------------\n");
56 if( execlp( "ls", "ls", "-a", NULL ) < 0 )
57 {
58 perror( "execlp error " );
59 exit(1);
60 }
61 }
62
63 /**
64 *创建子里程并调用execvp
65 *v 望接收到一个以NULL结尾的字符串数组的指针
66 *p 是一个以NULL结尾的字符串数组指针,函数可以DOS的PATH变量查找子程序文件
67 */
68 if( fork() == 0 )
69 {
70 printf("4------------execvp------------\n");
71 if( execvp( "ls", arg ) < 0 )
72 {
73 perror( "execvp error " );
74 exit( 1 );
75 }
76 }
77
78 /**
79 *创建子进程并调用execle
80 *l 希望接收以逗号分隔的参数列表,列表以NULL指针作为结束标志
81 *e 函数传递指定参数envp,允许改变子进程的环境,无后缀e时,子进程使用当前程序的环境
82 */
83 if( fork() == 0 )
84 {
85 printf("5------------execle------------\n");
86 if( execle("/bin/ls", "ls", "-a", NULL, NULL) == -1 )
87 {
88 perror("execle error ");
89 exit(1);
90 }
91 }
92
93 /**
94 *创建子进程并调用execve
95 * v 希望接收到一个以NULL结尾的字符串数组的指针
96 * e 函数传递指定参数envp,允许改变子进程的环境,无后缀e时,子进程使用当前程序的环境
97 */
98 if( fork() == 0 )
99 {
100 printf("6------------execve-----------\n");
101 if( execve( "/bin/ls", arg, NULL ) == 0)
102 {
103 perror("execve error ");
104 exit(1);
105 }
106 }
107 return EXIT_SUCCESS;
108 }
运行结果(Linux)
1------------execl------------
. .. .deps exec exec.o .libs Makefile
2------------execv------------
. .. .deps exec exec.o .libs Makefile
3------------execlp------------
. .. .deps exec exec.o .libs Makefile
4------------execvp------------
. .. .deps exec exec.o .libs Makefile
5------------execle------------
. .. .deps .libs Makefile exec exec.o
6------------execve-----------
. .. .deps .libs Makefile exec exec.o
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