exec族函数

本节学习exec族函数，并大量参考了以下链接：

linux进程---exec族函数(execl, execlp, execle, execv, execvp, execvpe)_云英的博客-CSDN博客

exec族函数函数的作用

我们用fork函数创建新进程后，经常会在新进程中调用exec函数去执行另外一个程序。当进程调用exec函数时，该进程被完全替换为新程序。因为调用exec函数并不创建新进程，所以前后进程的ID并没有改变。

同时，由于exec族函数包含很多API，所以一个个去Linux敲man可能有些麻烦，可以直接去Linux官网的man Page来查看：Linux man pages

exec族函数中的具体函数介绍

exec族函数功能

在进程内部调用执行一个可执行文件。可执行文件既可以是二进制文件，也可以是任何Linux下可执行的脚本文件。

函数族成员

execl
execlp
execle
execv
execvp
execvpe

函数原型

#include <unistd.h>
extern char **environ;

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[]); //应用相对较少
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[]); //应用相对较少

参数说明

path：可执行文件的路径名字
arg：可执行程序所带的参数，第一个参数为可执行文件名字，没有带路径且arg必须以NULL结束
file：如果参数file中包含/，则就将其视为路径名，否则就按PATH环境变量，在它所指定的各目录中搜寻可执行文件
返回值：exec函数族的函数执行成功后不会返回，调用失败时，会设置errno并返回-1，然后从原程序的调用点接着往下执行

exec族函数参数极难记忆和分辨，函数名中的字符会给我们一些帮助：

l : 使用参数列表
p：使用文件名，并从PATH环境进行寻找可执行文件
v：应先构造一个指向各参数的指针数组，然后将该数组的地址作为这些函数的参数。
e：多了envp[]数组，使用新的环境变量代替调用进程的环境变量

带 “l” 的一类exec函数（l表示list）

包括execl、execlp、execle，要求将新程序的每个命令行参数都说明为一个单独的参数。这种参数表以空指针结尾

通过execl举例：

execl.c:

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

int main(void)
{
    printf("before execl\n");
    if(execl("./arg_go","aaa","bbb",NULL) == -1)
    {
        printf("execl failed!\n");
        perror("why"); //用于判断错误
    }
    printf("after execl\n");
    return 0;
}

arg.c:

#include <stdio.h>

int main(int argc,char *argv[])
{
    int i = 0;
    for(i = 0; i < argc; i++)
    {
        printf("argv[%d]: %s\n",i,argv[i]); 
    }
    return 0;
}

实现效果1：

可见，在运行了execl函数之后，程序确实被完全替代成了另一个程序，所以原程序最后的“after execl”并不会被打印！

同时再次强调，execl函数的第一个参数，写的是执行文件，而不是C文件，所以，运行主程序之前，先编译并自己命名一个执行文件！

那么既然execl可以使用可执行程序来完全替换一段程序，那么系统的指令本质上也是一个个可执行文件，就比如经常使用的 “ls” ，通过“whereis ls”可以查看这个可执行文件的绝对路径：

修改execl.c:

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

int main(void)
{
    printf("before execl\n");
    if(execl("/bin/ls","ls","-l",NULL) == -1)
    {
        printf("execl failed!\n");
  	    perror("why");
    }
    printf("after execl\n");
    return 0;
}

实现效果2：

可见，通过execl函数，成功将原程序替换成了ls，并且还附带了“-l” 的参数

带 “p” 的一类exec函数

包括execlp、execvp、execvpe，如果参数file中包含/，则就将其视为路径名，否则就按 PATH环境变量，在它所指定的各目录中搜寻可执行文件。举个例子，PATH=/bin:/usr/bin

通过execlp举例：

execlp.c:

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

int main(void)
{
    printf("before execl\n");
    if(execlp("ls","ls","-l",NULL) == -1)
    {
        printf("execl failed!\n");
  	    perror("why");
    }
    printf("after execl\n");
    return 0;
}

实现效果：

可见，实现了和上面使用execl来替换“ls”相同的效果，但是代码却有所区别，execlp的第一个参数不需要输入绝对路径，只需要输入可执行文件的名字就可以，其原因就是execlp的第一个参数不是path而是file，而file参数如同上面所说： “如果参数file中包含/，则就将其视为路径名，否则就按PATH环境变量，在它所指定的各目录中搜寻可执行文件 ”

为了进一步对比区别，可以将execl.c的代码中的这一句进行修改，第一个参数也改成“ls”：
 if(execl("ls","ls","-l",NULL) == -1)
然后运行execl.c：

显然，这再次说明了对于execl来说，这种直接写可执行文件名字的方式不可取

环境变量的概念穿插

另外，此处引出了“环境变量"的概念，在Linux中可以用 “echo $PATH” 来查看环境变量：

也就是说，只要可执行文件在上图的这些环境变量路径下，那么只要调用带 “p” 的exec族函数，第一个file参数就可以直接写可执行文件的名字了

Q：那如何将新的路径配置到环境变量中去？

A：使用export指令：“export PATH=$PATH:想要添加的路径”

使用 “pwd” 显示当前路径：

然后使用 “export PATH=$PATH:/home/mjm/JC” 将当前路径添加到环境变量：

此时，如果修改 execlp.c 的代码：

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


int main(void)
{
    printf("before execl\n");
    if(execlp("arg_go","aaa","bbb",NULL) == -1)
    {
        printf("execl failed!\n");
  	    perror("why");
    }
    printf("after execl\n");
    return 0;
}

执行代码：

可见，由于此时当前路径被添加到了环境变量中，所以使用execlp函数并将第一个参数直接写成当前路径下的可执行文件，也可以成功运行！

带 “v” 不带 “l” 的一类exec函数

包括execv、execvp、execve，应先构造一个指向各参数的指针数组，然后将该数组的地址作为这些函数的参数

通过execv举例：

execv.c:

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

int main(void)
{
    printf("before execl\n");
    char *argv[] = {"ls","-l",NULL};
    if(execv("/bin/ls",argv) == -1)
    {
        printf("execl failed!\n");
  	    perror("why");
    }
    printf("after execl\n");
    return 0;
}

可见，唯一的区别就是“先构造了一个指向各参数的指针数组 ”

实现效果：