进程（六）—— 进程程序替换（exec函数族）

仲夏夜之梦~

已于 2022-11-27 23:15:52 修改

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分类专栏： Linux 基础文章标签： linux

于 2022-04-02 19:00:54 首次发布

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本文深入探讨了在Unix/Linux系统中，如何通过fork创建子进程，并利用exec函数族进行进程程序替换，实现子进程执行不同代码。exec函数包括execl、execlp、execv、execvp和execvpe，它们在参数传递和搜索路径上有不同特点。这些函数允许程序在不创建新进程的情况下执行其他程序，广泛应用于进程间的任务切换和执行不同任务的场景。

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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。

2、execv / execvp / execvpe

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");
}