Linux下使用exec族函数进行进程替换

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在Linux下使用fork或者vfork函数创建的子进程是完全复制父进程的代码来执行的。虽然我们可以使用fork函数返回值的不同来使得父进程和子进程执行的代码不同。但是有时候父进程是一段c程序,子进程却是个shell。这个时候,fork就没法解决这个问题。因此exec函数是必须的。

exec函数族共包括6个函数,函数形式如下:

int execl(const char *path, const char *arg, ...);

int execlp(const char *file, const char *arg, ...);

int execle(const char *path, const char *arg, ..., char *const envp[]);

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

int execvp(const char *file, char *const argv[]);

int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

注意:只有execve函数是系统调用,其余的5个都是在execve基础上封装而来的库函数。

函数参数的意义:

path:指定要执行的程序的名称和路径

file:指定要执行的程序的名称,可以不指定路径,但是必须配置环境变量PATH。

arg...:以逐个列举的方式表示要执行的程序的格式:例如准备执行“创建子进程”这个程序,那么应该传递参数为:“./创建子程序”, NULL.

argv[]:以指针数组的形式表示要执行的程序的格式。

envp[]:环境变量参数。

当一个程序中使用exec函数来调用了另外的可执行文件后,那么该进程中所有的资源完全由新进程替换。所以使用的时候应当注意,如果还想回到原来的进程继续执行,那么需要先使用fork函数来创建一个进程,在这个进程中使用exec函数来完成进程替换。这样才能保证原进程能在exec调用后不被破坏。

exec函数调用后虽然替换了进程,但是却保留PID。来段代码跑一跑

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>

int main()
{
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if(0 == pid)
    {
        execl("./创建子进程","创建子进程",NULL);
    }
    if(0 < pid)
    {
        sleep(2);
        printf("I am father!\n");
    }

    return 0;
}

运行结果如下:

代码里的创建子进程是上一篇博客提到的代码,在这里

使用fork,而不是vfork的原因是vfork会于原进程共享地址空间,fork则是复制原进程,从而创建一个原进程的副本。vfork则在exec函数调用之前的这段时间是和父进程共享数据的,直到遇到exec函数(或者是exit函数),才会成为一个独立进程,拥有自己的地址空间。不再和父进程共享地址空间。因此使用fork可以避免很多错误。

但是使用fork的的缺点是必须无法确定执行顺序,在这里我让父进程挂起2秒,从而使得子进程先于父进程执行。另外使用exec函数也可以完成shell命令。例如下面的代码。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>

int main()
{
    pid_t pid;
    pid = fork();

    if(0 == pid)
    {
        execl("/bin/pwd","pwd",NULL);
    }
    if(0 < pid)
    {
        sleep(1);
        printf("I am father process!\n");
    }

    return 0;
}

执行结果如下:

成功执行了shell命令。

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