进程（六）—— 进程程序替换（exec函数族）
fork创建子进程以后，子进程继承父进程的一部分代码和数据，如果我们希望子进程和父进程执行不同的代码，我们可以通过判断 fork函数 的返回值来判断当前进程是父进程还是子进程，进而分配不同的任务。
exec 函数族的作用是替换原本要执行程序，转而去执行其他程序，可以让我们更加灵活的给子进程分配任务。
目录
一、exec函数族
1、execl / execlp
(1) execl函数参数解析
(2) execlp 函数参数解析
2、execv / execvp / execvpe
(1) execv函数参数解析
(2) execvp函数参数解析
(3) execvpe函数参数解析
二、exec 函数族的应用场景
三、进程程序替换原理
一、exec函数族
exec函数族的命名存在规律性，exec之后的字母代表了当前函数传递参数的类型。
- “l”：表示list，传递的是形参列表；
- “v”：表示vector，传递的是形参数组；
- “p”：表示path，说明当前函数会去环境变量中搜索替换程序文件；
- “e”：表示environment，说明当前函数搜索替换程序程序时，搜索的是自定义环境变量。
1、execl / execlp
execl 和 execlp函数的声明如下：
(1) execl函数参数解析
execl函数是去指定路径下面搜索并执行相应的程序。execl 的最后一个参数必须是NULL
- 参数 path：替换程序所在路径。（如果是自己编写的替换程序，替换程序必须包含main函数）
- 参数arg：传递给替换程序的参数。arg 会被传递给替换程序 main 函数的 argv，main函数中的 argv 根据NULL来判断参数是否传递结束。
// argc —— 接收到的外部参数的个数
// argv —— 接收到的外部参数的内容
int main(int argc, char** argv){}- 返回值：调用失败返回 -1，errno 会被设置（可以根据错误码对应到错误信息）
// execl
const char* path = "/bin/ls";
if(execl(path, "ls", "-a", "-l", NULL)<0){ // execl 最后一个参数必须是NULL
perror("execl");
}(2) execlp 函数参数解析
execlp函数是去当前Shell 的环境变量PATH中搜索并执行相应的程序。execlp 的最后一个参数必须是NULL
- 参数 file：替换程序的名称。因为是去环境变量PATH中搜索，所以不需要明确的路径，只需要程序名称。（如果是自己编写的替换程序，替换程序必须包含main函数）
- 参数arg：传递给替换程序的参数。同 execl 函数。
- 返回值：调用失败返回 -1，errno 会被设置（可以根据错误码对应到错误信息）
// execlp
// 环境变量PATH包含了/bin，程序可以在bin目录下找到 ls文件
const char* file= "ls";
if(execl(file, "ls", "-a", "-l", NULL)<0){ // execl 最后一个参数必须是NULL
perror("execlp");
}2、execv / execvp / execvpe
execv 的作用和 execl 的作用是一样的，execv中的“v”表示vector，传递的是一个数组；execl中的“l”表示list，传递的是参数列表。两者的区别仅仅只是传递参数的方式不同。
(1) execv函数参数解析
execv函数是去指定路径下面搜索并执行相应的程序，传入的是一个参数数组，而不是参数列表。
- 参数 path：替换程序所在路径。（如果是自己编写的替换程序，替换程序必须包含main函数）
- 参数argv：传递给替换程序的参数数组。argv 的最后一个参数必须是NULL(原因参考execl)
- 返回值：调用失败返回 -1，errno 会被设置（可以根据错误码对应到错误信息）
// execv
const char* path = "/bin/ls";
char* argv[] = {"ls", "-a", "-l", NULL}; // argv 最后一个参数必须是NULL
if(execv(path, argv)<0){
perror("execv");
}(2) execvp函数参数解析
execvp函数是去当前Shell 的环境变量PATH中搜索并执行相应的替换程序。
- 参数 file：替换程序的名称。因为是去环境变量PATH中搜索，所以不需要明确的路径，只需要程序名称。（如果是自己编写的替换程序，替换程序必须包含main函数）
- 参数argv：传递给替换程序的参数数组。argv 的最后一个参数必须是NULL(原因参考execl)
- 返回值：调用失败返回 -1，errno 会被设置（可以根据错误码对应到错误信息）
// execv
// 环境变量PATH包含了/bin，程序可以在bin目录下找到 ls文件
const char* file= "ls";
char* argv[] = {"ls", "-a", "-l", NULL}; // argv 最后一个参数必须是NULL
if(execvp(file, argv)<0){
perror("execvp");
}(3) execvpe函数参数解析
execvpe函数比execvp函数多了一个“e”，“e”表示environment，execvp函数是在环境变量PATH中搜索并执行替换程序；而execvpe函数则是使用自定义的环境变量，也就是相当于我们自己提供替换程序的搜索路径（搜索路径可以有多个）
- 参数 file：替换程序的名称。因为是去环境变量PATH中搜索，所以不需要明确的路径，只需要程序名称。（如果是自己编写的替换程序，替换程序必须包含main函数）
- 参数argv：传递给替换程序的参数数组。argv 的最后一个参数必须是NULL(原因参考execl)
- 参数envp：自定义的环境变量数组。
- 返回值：调用失败返回 -1，errno 会被设置（可以根据错误码对应到错误信息）
// execvpe
const char* file= "ls";
char* argv[] = {"ls", "-a", "-l", NULL}; // argv 最后一个参数必须是NULL
char* const envp[]={"PATH=/bin:/usr/bin", "TERM=console", NULL}; //打包成数组
if(execvpe(file, argv, envp) < 0) {
perror("execvpe");
}二、exec 函数族的应用场景
exec函数执行的时候有如下特点：
- 进程间具有独立性，子进程的程序替换不会影响到父进程
- 进程替换成功以后，就不会执行后续代码，即后续的语句不会执行
1、单进程
如果是单进程调用了exec函数，那么exec函数之后的代码都不会被执行。
2、父子进程
如果是父子进程中，让子进程调用了 exec 函数，那么子进程就会转而去执行 exec函数指向的程序，但是父进程不会受到影响。
三、进程程序替换原理
一个完整的进程 = 进程控制块(task_struct) + 虚拟内存 + 页表 + 物理内存中的代码和数据
由这个图可以知道，进程程序替换，替换的是物理内存中的代码段和数据段的内容
现在假设磁盘上有一段程序B
我们要用程序B的代码和数据去替换上面这个进程的代码和数据
修改的只是物理内存中的代码和数据，PCB、虚拟内存并没有受到影响，所以这里我们需要知道的是，进程程序替换不会创建新的进程！！！