进程程序替换

本章思维导图：
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1. 进程程序替换的基本概念

在利用Linux编写代码的过程中，我们经常会用fork()函数来创建子进程，来让子进程来执行特定的功能。但是，如果我们想要让子进程来执行其他程序，要怎么做呢？这就需要利用我们今天要讲的进程程序替换

进程程序替换：

• 简单来理解，进程程序替换就是通过替换正在运行中的进程的程序，从而运行新的程序
• 实际上，要进行进程程序替换，首先就要把新程序加载到内存中，然后通过修改原进程页表的映射关系，从而将源程序的代码和数据替换为新程序的代码和数据，这样就是实现了程序的替换

结论：

• 进程的程序替换就是对进程的代码和数据进行替换
• 进程程序替换并不会创建新的进程

2. exec系列函数

要利用代码来真正实现进程程序替换，就需要使用系统调用。而exec系列函数就可以帮助我们实现程序替换这一过程。

exec系列函数有以下六种：

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 execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);

看似有6个这么多，其实我们可以将其分为三大类：

是否带p：

例如execl和execlp：

这二者的区别就是：不带p的就需要将新程序所在的位置传入参数path；而带p 的只需要将新程序的程序名传入file即可。

是否带e：

例如execl和execle

这二者的区别就是：如果不带e，那么新程序将继承父进程的环境变量；如果带e，那么环境变量需要自己设置，并传入envp****

l或v

例如execl和execv

这二者的区别就是：前者程序的参数将以参数列表的形式传入；后者程序的参数将以数组的方式传入

下面将对这三种类型举例说明

2.1 是否带p

2.1.1 execl()

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

• path为新程序所在的位置，即为它的绝对路径
• arg, ...为参数列表，arg为新程序的程序名，后面的**...为执行新程序附带的选项，且必须以NULL结尾**。例如，如果我要替换为命令ls -a，那么arg, ...就应该写为：“ls”, "-a", NULL

例如：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/wait.h>

int main()
{
  pid_t id = fork();
  if (id == 0)
  {
    //执行命令“ls -a -l”
    execl("/usr/bin/ls", "ls", "-a", "-l", NULL);
  }

  wait(NULL);

  return 0;
}

执行结果：

2.1.2 execlp()

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

• 和execl()相比，只有一点不同：其不再需要传入新程序的具体路径，而是只需要传入新程序的程序名file就可以了。

例如：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/wait.h>

int main()
{
  pid_t id = fork();
  if (id == 0)
  {
    //执行命令“ls -a -l”
    execlp("ls", "ls", "-a", "-l", NULL);
  }

  wait(NULL);

  return 0;
}

执行结果：

2.2 是否带e

[execl()](###2.1.1 execl())

2.2.1 execle()

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

• 和execl()唯一不同的是：如果使用execle()来进行进程程序替换，那么新程序不会继承父进程的环境变量，而是由envp设置
• envp是一个字符串数组，其包含着新程序的环境变量，并以NULL结尾。例如，其可以写作：{"b=aaa", NULL}

例如：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/wait.h>

char* const env[] = {"b=6666666", NULL};
const char* path = "/usr/bin/env";

int main()
{
  pid_t id = fork();
  if (id == 0)
  {
    execle(path, "env", NULL, env);
  }

  wait(NULL);

  return 0;
}

执行结果：

2.3 l或v

[execlp()](###2.1.2 execlp)

2.3.1 execvp()

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

• 和execlp()唯一的不同便是：execvp()的命令参数不是以参数列表而是以指针数组的方式传入的

例如：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/wait.h>

char* const argv[] = {"ls", "-a", "-l", NULL};

int main()
{
  char* command = argv[0];
    
  pid_t id = fork();
  if (id == 0)
  {
    execvp(command, argv);
  }

  wait(NULL);

  return 0;
}

执行结果：

2.4 返回值

• 如果程序替换成功，将不会返回任何结果
• 如果程序替换失败，将返回-1

3. 注意点

一旦程序替换替换成功，那么原进程在进程替换之后的所有代码便不会再执行

例如：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/wait.h>

char* const argv[] = {"ls", "-a", "-l", NULL};

int main()
{
  char* command = argv[0];
  pid_t id = fork();
  if (id == 0)
  {
    execvp(command, argv);

    printf("Hello Linux!!!\n");
  }

  wait(NULL);

  return 0;
}

执行结果：

可见Hello Linux!!!\n并没有被打印。

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本篇完