Linux进程控制函数之exec()函数的学习

           转载地址：http://www.linuxidc.com/Linux/2011-02/32125p6.htm,   红色部分， 是我自己的注解。

     当我们看恐怖片时，经常会有这样的场景：当一个人被鬼上身后，这个人的身体表面上还和以前一样，但是他的灵魂和思想已经被这个鬼占有了,因此它会控制这个人做他自己想做的事情--那么在进程中也有这样的情景。那么是如何实现的呢？现在我们来学习exec()函数族。这段很形象。

一.exec()函数族

1. 首先我们在终端输入命令：man exec 可以看到函数的原型：

#include <unistd.h>
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execle(const char *path, const char *arg,..., char * const envp[]);
int execve(const char*pathname, const char *argv[], char *const envp[]);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
这些函数之间的

第一个区别是前4个取路径名做参数，后两个则取文件名做参数。
当指定filename做参数时：
a. 如果filename中包含/，则将其视为路径名
b. 否则就按PATH环境变量搜索可执行文件。
PATH=/bin:/usr/bin:/user/local/bin:.
最后的路径前缀表示当前目录。零前缀表示当前目录（在name=value开始处可用:表示，在中间用::表示，在行尾用:表示）

第二个区别 与参数表的传递有关（l表示list，v表示矢量vector）。函数execl、execlp和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，这中参数表以空指针结尾。而execv、execve和execvp则要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三个函数的地址。

第三个区别 与向新程序传递环境表相关。函数execve和execle可以传递一个指向环境字符串指针数组的指针。

Tiger-John总结： 
1>.其中只有execve是真正意义上的系统调用，其它都是在此基础上经过包装的库函数。
2>.exec函数族的作用是根据指定的文件名找到可执行文件，并用它来取代调用进程的内容，换句话说，就是在调用进程内部执行一个可执行文件。这里的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。

但是若为Shell脚本时必须遵守以下的格式开头：

第一行必须为： #！interpretername[arg]。其中interpretername可以时 shell或其他解释器。例如，/bin/sh或/usr/bin/perl，arg是传递个解释器的参数。

3>记忆方法：

l : 表示使用参数列表（list）

e:表示使用新的环境变量，不从当前继承

p: 表示使用文件名，并从PATH环境进行搜索

4>exec()函数族成功后是不会返回值的，因为进程的执行映像已经被替换，没有接收返回值的地方了。但是若有一个错误的事件，将会返回-1.这些错误通常是有文件名或参数错误引起的。

2.exec()函数的功能：

1>exec()函数调用并没有生成新进程，一个进程一旦调用exec函数，它本省就“死亡了”（我备注， 其实没有死， 只是像死了似的）--就好比被鬼上身一样，身体还是你的，但灵魂和思想已经被替换了 --系统把代码段替换成新的程序的代码，废弃原有的数据段和堆栈段，并为新程序分配新的数据段与堆栈段，唯一保留的就是进程ID。也就是说，对系统而言，还是同一个进程，不过执行的已经是另外一个程序了。

2>执行exec()函数后的进程除了保持了原来的进程ID，父进程ID，实际用户ID和实际组ID之外，进程还保持了其他许多原有特征，主要有

a.当前工作目录

b.根目录

c.创建文件时使用的屏蔽字

d.进程信号屏蔽字。

e. 未决警告

f.和进程相关的使用处理器的时间

g.控制终端

h.文件锁
Tiger-John说明：

1>.此处要分清只有fork()或vfork()函数才能创建一个新进程，而exec()函数时不能创建进程的。

2>.因此在使用exec()函数之前，先要使用fork()或vfork()创建子进程后，子进程调用exec()函数来执行另外一个程序。

3.exec()函数族的具体实现

1>当进程调用一种exec()函数时，该进程执行的程序完全替换为新程序，而新程序则从main函数开始执 行 。因为调用exec()并不创建新进程，所以前后的进程ID不变。函数exec()只是用一个全新的程序替换当前进程的正文、数据、堆和栈段。
2>无论是哪个exec()函数，都是将可执行程序的路径，命令行参数和环境变量3个参数传递个可执行程序的main()函数 。

3>具体介绍exec()函数族是如何main()函数需要的参数传递个它的。

a.execv()函数：execv()函数是通过路径名方式调用可执行文件作为新的进程映像。它的argv参数用来提供给main()函数的argv参数。argv参数是一个以NULL结尾的字符串数组

b.execve()函数：参数pathname时将要执行的程序的路径名，参数argv,envp 与main()函数的argv,envp对应 。

c.execl()函数：次函数与execv函数用法类似。只是在传递argv 参数的时候，每个命令行参数都声明为一个单独的参数（参数中使用“......"说明参数的个数是不确定的），要注意的是这些参数要以一个空指针作为结束。

d.execle()函数：该函数与execl函数用法类似，只是要显示指定环境变量。环境变量位于命令行参数最后一个参数的后面，也就是位于空指针之后。

e.execvp函数：该函数和execv函数用法类似，不同的是参数filename。该参数 如果包含/，则将其视为路径名，否则就按PATH环境变量搜索可执行文件。

f.execlp()函数：该函数于execl函数类似，它们的区别和execvp与execv的区别一样。

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通过以上学习，我们来编个程序来体验下它的执行过程

4.函数实例

exec.c

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<sys/types.h>
  3 #include<unistd.h>
  4 #include<stdlib.h>
  5 int main(int argc, char *argv[], char ** environ)   // 现在， main用两个参数， 更普遍
  6 {
  7         pid_t pid;
  8         int status;
  9         printf("Exec example!\n");
 10         pid = fork();
 11         if(pid < 0){
 12                 perror("Process creation failed\n");
 13                 exit(1);
 14         }
 15         else if(0 == pid){
 16                 printf("child process is running\n");
 17                 printf("My pid = %d ,parentpid = %d\n",getpid(),getpid());  //后面这个应该是getppid
 18                 printf("uid = %d,gid = %d\n",getuid(),getgid());
 19                 execve("processimage",argv,environ);
 20                 printf("process never go to here!\n");  // 这一句不会被执行到
 21                 exit(0);
 22         }
 23         else {
 24                 printf("Parent process is runnig\n");
 25         }
 26         wait(&status);
 27         exit(0);
 28 }

processimage.c

 1 #include<stdio.h>
  2 #include<sys/types.h>
  3 #include<unistd.h>
  4 
  5 int main(int argc,char * argv[],char ** environ)   // 现在， main用两个参数， 更普遍
  6 {
  7         int i;
  8 
  9         printf("I am a process image!\n");
 10         printf("My pid =%d,parentpid = %d\n",getpid(),getppid());
 11         printf("uid = %d,gid = %d\n",getuid(),getpid()); // 后面这个应该是getgid
 12 
 13         for(i = 0;i<argc;i++){
 14                 printf("argv[%d]:%s\n",i,argv[i]);
 15         }
 16        // 不要用什么缺省模式， 还是写个return 0;吧
 17 }

函数经过编译：

think@Ubuntu:~/work/process_thread/exec1$ gcc processimage.c -o processimage
think@ubuntu:~/work/process_thread/exec1$ gcc exec.c -o exec

think@ubuntu:~/work/process_thread/exec1$ ./exec test exec

函数执行结果：

Exec example!
Parent process is runnig
child process is running
My pid = 5949 ,parentpid = 5949   // 原作者把程序写错了，结果导致后者是5949
uid = 1000,gid = 1000
I am a process image!
My pid =5949,parentpid = 5948
uid = 1000,gid = 5949               // 原作者把程序写错了，结果导致后者是5949
argv[0]:./exec
argv[1]:test 
argv[2]:exec 
Tiger-John说明：

1.通过上面程序的执行，我们可以看到执行新程序的进程保持了原来进程的进程ID，父进程ID，实际用户ID和实际组ID。

2. 当调用execve()函数后，原来的子进程的映像被替代，不再执行。