我们在讲，文件I/O的时候，简单提到过 exec 函数，讲到 vfork 的时候，也有用到。下面我们来详细介绍下它。
一、exec 函数族概述
与 fork 或 vfork 函数不同，exec 函数不是创建调用进程的子进程，而是创建一个新的进程取代调用进程自身。新进程会用自己的全部地址空间，覆盖调用进程的地址空间，但进程的 PID 保持不变。exec 只是用磁盘上的一个新程序替换了当前进程的正文段、数据段、堆段和栈段。
exec 不是一个函数而是一堆函数，一般称为 exec 函数族。它们的功能是一样的，用法也很相近，只是参数的形式和数量略有不同。
exec函数族的作用：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。
-
#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[]);
-
int execv(const char *path, char *const argv[]);
-
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
-
int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);
-
int fexecve(int fd, char *const argv[], char *const envp[]);
-
7 个函数返回值：若出错，返回
-1；若成功，不返回
这些函数之间的第一个区别：
4 个函数取路径名作为参数，2 个函数则取文件名作为参数，最后一个取文件描述符作为参数。当指定 file 作为参数时：如果 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索可执行文件。
环境变量，我们之前专门讲过，参看：UNIX再学习 -- 环境变量
PATH 变量包含了一张目录表（称为路径前缀），目录之间用冒号（:）分隔。例如，下面 name = value 环境字符串指定在 4 个目录中进程搜索。
PATH=/bin:/usr/bin:/usr/local/bin:.
最后的路径前缀 . 表示当前目录。（零长前缀也表示当前目录。在 value 的开始处可用 : 表示，在行中间则要用 :: 表示，在行尾以 : 表示）。
第二个区别与参数表的传递有关（l 表示表 （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，这种参数以空指针结尾。对于另外 4 个函数 （execv、execvp、execve、fexecve），则应先构造一个指向各参数的指针数组，然后将该数组地址作为这 4 个函数的参数。
第三个区别与向新程序传递环境表相关。
以 e 结尾的 3 个函数（execle 和 execve 和 fexecve）可以传递一个指向字符串指针数组的指针。其他四个函数则使用调用进程中的 environ 变量为新程序复制现存的环境。
这些函数，它们的函数名都是在 exec 后面加上一到两个字符后缀，不同的字符后缀代表不同的含义。
-l： 即 list ，新进程的命令行参数以字符指针列表 (const char *arge, ...) 的形式传入，列表以空指针结束。
-p： 即 path，若第一个参数中不包含“/”，则将其视为文件名，并根据 PATH 环境变量搜索该文件。
-e： 即 environment，新进程的环境变量以字符指针数组 (cahr *const envp[]) 的形式传入，数组以空指针结束，不指定环境变量则从调用进程复制。
-v： 即 vector，新进程的命令行参数以字符指针数组 (char *const argv[]) 的形式传入，数组以空指针结束。
在很多 UNIX 实现中，这 7 个函数中只有 execve 是内核的系统调用。另外 6 个只是库函数，它们最终都要调用该系统调用。这 7 个函数之间的关系如下图：
在这种安排中，库函数 execlp 和 execvp 使用 PATH 环境变量，查找第一个包含名为 filename 的可执行文件的路径名前缀。fexecve 库函数使用 /proc 把文件描述符参数转换成路径名，execve 用该路径名去执行程序。
到此，将 exec 函数族 7 个函数的区别和关系，简单讲了一下。下面我们就一一介绍：
二、execl 函数
-
#include <unistd.h>
-
extern
char **environ;
-
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
-
若出错，返回
-1， 若成功，不返回
1、函数解析
execl()其中后缀 "l" 代表 list 也就是参数列表的意思，第一参数 path 字符指针所指向要执行的文件路径， 接下来的参数代表执行该文件时传递的参数列表：argv[0],argv[1]... 最后一个参数须用空指针NULL作结束。
2、示例说明
-
#include <stdio.h>
-
#include <unistd.h>
-
#include <stdlib.h>
-
-
int main (void)
-
{
-
printf (
"父进程开始执行\n");
-
-
pid_t pid = vfork ();
-
if (pid ==
-1)
-
perror (
"vfork"),
exit (
1);
-
if (pid ==
0)
-
{
-
printf (
"子进程开始执行\n");
-
if (execl (
"/bin/ls",
"ls",
"-l",
NULL) ==
-1)
-
perror (
"execl"), _exit (
1);
-
}
-
sleep (
1);
-
printf (
"父进程执行结束\n");
-
return
0;
-
}
-
输出结果：
-
父进程开始执行
-
子进程开始执行
-
总用量
16
-
-rwxr-xr-x
1 root root
7380 Apr
20
10:
22 a.out
-
-rw-r--r--
1 root root
383 Apr
20
10:
22 test.c
-
-rw-r--r--
1 root root
151 Apr
20
09:
56 test.c~
-
父进程执行结束
3、示例解析
上例为 vfork 函数的典型用法。在所创建的子进程里直接调用 exec 函数启动另外一个进程取代其自身，这比调用 fork 函数完成同样的工作要快得多。
if (execl ("/bin/ls", "ls", "-l", NULL) == -1) 解释：
/bin/ls 为 ls 指令文件路径；ls -l 为执行 ls 指令和选项；NULL 最后一个参数；失败返回 -1.
有时也会看到如下的写法：
if (execl ("ls", "ls", "-l", (char *)0) == -1)
将第三个参数写为 (char*)0 ，我们之前讲过空指针，参看：C语言再学习 -- NUL和NULL的区别
如果用常数 0 来表示一个空指针，则必须将它强制转换为一个字符指针，否则它将解释为整形参数，如果一个整形数的长度与 char * 的长度不同，那么 exec 函数的实际参数就将出错。如果函数调用成功，进程自己的执行代码就会变成加载程序的代码，execl()后边的代码也就不会执行了。举例说明：
-
#include <stdio.h>
-
#include <unistd.h>
-
#include <stdlib.h>
-
-
int main (void)
-
{
-
printf (
"父进程开始执行\n");
-
-
pid_t pid = vfork ();
-
if (pid ==
-1)
-
perror (
"vfork"),
exit (
1);
-
if (pid ==
0)
-
{
-
printf (
"子进程开始执行\n");
-
if (execl (
"/bin/ls",
"ls",
"-l",
0) ==
-1)
-
perror (
"execlp"), _exit (
1);
-
}
-
sleep (
1);
-
printf (
"父进程执行结束\n");
-
return
0;
-
}
-
编译：
-
警告： 函数调用中缺少哨兵 [-Wformat]
三、execlp 函数
-
#include <unistd.h>
-
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
-
若出错，返回
-1， 若成功，不返回
1、函数解析
execlp()会从 PATH 环境变量所指的目录中查找符合参数 file 的文件名，找到后便执行该文件，然后将第二个以后的
参数当做该文件的argv[0]、argv[1]……，最后一个参数必须用空指针(NULL)作结束。
2、示例说明
-
#include <stdio.h>
-
#include <unistd.h>
-
#include <stdlib.h>
-
-
int main (void)
-
{
-
printf (
"父进程开始执行\n");
-
-
pid_t pid = vfork ();
-
if (pid ==
-1)
-
perror (
"vfork"),
exit (
1);
-
if (pid ==
0)
-
{
-
printf (
"子进程开始执行\n");
-
if (execlp (
"ls",
"ls",
"-l",
NULL) ==
-1)
-
perror (
"execlp"), _exit (
1);
-
}
-
sleep (
1);
-
printf (
"父进程执行结束\n");
-
return
0;
-
}
-
输出结果：
-
父进程开始执行
-
子进程开始执行
-
总用量
16
-
-rwxr-xr-x
1 root root
7381 Apr
26
15:
02 a.out
-
-rw-r--r--
1 root root
480 Apr
26
15:
02 test.c
-
-rw-r--r--
1 root root
846 Apr
25
17:
01 test.c~
-
父进程执行结束
3、示例解析
开始就讲到，当指定 file 作为参数时，如果 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索可执行文件。 这也就是 execlp 和 execl 的区别了。四、execle 函数
-
#include <unistd.h>
-
int execle(const char *path, const char *arg, ..., char * const envp[]);
-
若出错，返回
-1， 若成功，不返回
1、函数解析
execl是用来执行参数 path 字符串所代表的文件路径，并为新程序复制最后一个参数所指示的环境变量。接下来的参数代表执行该文件时传递过去的argv(0)、argv[1]……，最后一个参数必须用空指针(NULL)作结束。
2、示例说明
-
#include <stdio.h>
-
#include <unistd.h>
-
#include <stdlib.h>
-
-
int main (void)
-
{
-
printf (
"父进程开始执行\n");
-
-
pid_t pid = vfork ();
-
if (pid ==
-1)
-
perror (
"vfork"),
exit (
1);
-
if (pid ==
0)
-
{
-
printf (
"子进程开始执行\n");
-
if (execle (
"/bin/ls",
"ls",
"-l",
NULL,
NULL) ==
-1)
-
perror (
"execle"), _exit (
1);
-
}
-
sleep (
1);
-
printf (
"父进程执行结束\n");
-
return
0;
-
}
-
输出结果：
-
父进程开始执行
-
子进程开始执行
-
total
16
-
-rwxr-xr-x
1 root root
7381 Apr
26
15:
32 a.out
-
-rw-r--r--
1 root root
491 Apr
26
15:
32 test.c
-
-rw-r--r--
1 root root
488 Apr
26
15:
13 test.c~
-
父进程执行结束
3、示例解析
倒数第二个参数为，传递一个指向字符串指针数组的指针。五、execv 函数
-
#include <unistd.h>
-
int execv(const char *path, char *const argv[]);
-
若出错，返回
-1， 若成功，不返回
1、函数解析
execv() 用来执行参数 path 字符串所代表的文件路径，与 execl() 不同的地方在于 execve() 只需两个参数，第二个参数利用数组指针来传递给执行文件。
2、示例说明
-
#include <stdio.h>
-
#include <unistd.h>
-
#include <stdlib.h>
-
-
int main (void)
-
{
-
char *arg[] = {
"ls",
"-l",
NULL};
-
printf (
"父进程开始执行\n");
-
-
pid_t pid = vfork ();
-
if (pid ==
-1)
-
perror (
"vfork"),
exit (
1);
-
if (pid ==
0)
-
{
-
printf (
"子进程开始执行\n");
-
if (execv (
"/bin/ls", arg) ==
-1)
-
perror (
"execv"), _exit (
1);
-
}
-
sleep (
1);
-
printf (
"父进程执行结束\n");
-
return
0;
-
}
-
输出结果：
-
父进程开始执行
-
子进程开始执行
-
总用量
16
-
-rwxr-xr-x
1 root root
7380 Apr
26
15:
48 a.out
-
-rw-r--r--
1 root root
505 Apr
26
15:
48 test.c
-
-rw-r--r--
1 root root
488 Apr
26
15:
13 test.c~
-
父进程执行结束
3、示例解析
arg 是一个以 NULL 结尾的字符串数组的指针。
六、execvp 函数
-
#include <unistd.h>
-
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
-
若出错，返回
-1， 若成功，不返回
1、函数解析
execvp()会从 PATH 环境变量所指的目录中查找符合参数 file 的文件名，找到后便执行该文件，然后将第二个参数argv 传给该欲执行的文件。
2、示例说明
-
#include <stdio.h>
-
#include <unistd.h>
-
#include <stdlib.h>
-
-
int main (void)
-
{
-
char *arg[] = {
"ls",
"-l",
NULL};
-
printf (
"父进程开始执行\n");
-
-
pid_t pid = vfork ();
-
if (pid ==
-1)
-
perror (
"vfork"),
exit (
1);
-
if (pid ==
0)
-
{
-
printf (
"子进程开始执行\n");
-
if (execvp (
"ls", arg) ==
-1)
-
perror (
"execvp"), _exit (
1);
-
}
-
sleep (
1);
-
printf (
"父进程执行结束\n");
-
return
0;
-
}
-
输出结果：
-
父进程开始执行
-
子进程开始执行
-
总用量
16
-
-rwxr-xr-x
1 root root
7381 Apr
26
15:
54 a.out
-
-rw-r--r--
1 root root
502 Apr
26
15:
54 test.c
-
-rw-r--r--
1 root root
488 Apr
26
15:
13 test.c~
-
父进程执行结束
3、示例解析
当指定 file 作为参数时，如果 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索可执行文件。这也就是 execvp 和 execv 的区别了。
execlp 或 execvp 使用路径前缀中的一个找到了一个可执行文件，但是该文件不是由连接编辑器产生的机器可执行文件，则就认为该文件是一个 shell 脚本，于是试着调用 /bin/sh，并以该 file 作为 shell 的输入。
七、execve 函数
-
#include <unistd.h>
-
int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);
-
若出错，返回
-1， 若成功，不返回
1、函数解析
execve() 用来执行参数 file 字符串所代表的文件路径，第二个参数是利用指针数组来传递给执行文件，并且需要以空指针(NULL)结束，最后一个参数则为传递给执行文件的新环境变量数组。2、示例说明
-
#include <stdio.h>
-
#include <unistd.h>
-
#include <stdlib.h>
-
-
int main (void)
-
{
-
char *arg[] = {
"ls",
"-l",
NULL};
-
printf (
"父进程开始执行\n");
-
-
pid_t pid = vfork ();
-
if (pid ==
-1)
-
perror (
"vfork"),
exit (
1);
-
if (pid ==
0)
-
{
-
printf (
"子进程开始执行\n");
-
if (execve (
"/bin/ls", arg,
NULL) ==
-1)
-
perror (
"execve"), _exit (
1);
-
}
-
sleep (
1);
-
printf (
"父进程执行结束\n");
-
return
0;
-
}
-
输出结果：
-
父进程开始执行
-
子进程开始执行
-
total
16
-
-rwxr-xr-x
1 root root
7381 Apr
26
16:
12 a.out
-
-rw-r--r--
1 root root
513 Apr
26
16:
12 test.c
-
-rw-r--r--
1 root root
488 Apr
26
15:
13 test.c~
-
父进程执行结束
3、示例解析
第一个参数为 file，最后一个参数为 NULL，这没什么讲的了。
重点是 7 个函数中只有 execve 是内核的系统调用，另外 6 个只是库函数，它们最终都要调用该系统调用。
八、fexecve 函数
-
#include <unistd.h>
-
int fexecve(int fd, char *const argv[], char *const envp[]);
-
若出错，返回
-1， 若成功，不返回
1、函数解析
fexecve ( )执行与 execve
相同的任务，区别在于通过文件描述符 fd
指定要执行的文件，而不是通过路径名。 文件描述符 fd 必须以只读方式打开，并且调用方必须具有执行权限它所指的文件。
fexecve 库函数使用 /proc 把文件描述符参数转换成路径名，execve 用该路径名去执行程序。
暂时不讲，找不到相关示例。
九、find 和 xargs 命令相关内容
每个系统对参数表和环境表的总长度都有一个限制。这种限制是由 ARG_MAX 给出的。在 POSIX.1 系统中，此值至少是 4096 字节。而我用的 Ubuntu 12.04 在该系统中默认为 2097152，以通过 getconf ARG_MAX 可查看系统当前设置的值。
参看：getconf命令及查看Linux32位和64位命令
当我们执行某些命令有时候会报“Argument list too long”错误，例如，当前目录文件很多时执行mv * 或rm *，该错误表示执行命令的参数太长，超过系统允许的最大值。
出现这种情况时，通常有两种解决办法：
1、更改命令执行方式。
1、更改命令执行方式。
例如执行rm * 时使用如下命令替换：find . -name "*" | xargs rm {}
2、修改 ARG_MAX 的大小 （了解，系统不对实现不了）
2、修改 ARG_MAX 的大小 （了解，系统不对实现不了）
参看：lsattr 命令
（1）使用命令lsattr -El sys0 -a ncargs查看ncargs占有字节，输出结果：ncargs 512 ARG/ENV list size in 4K byte blocks True
（2）getconf ARG_MAX 查看ARG_MAX设置值大小，2097152
（3）调整ncargs占用字节：chdev -l sys0 -a ncargs=8 表示设置ncargs占用8字节，增加这个值就可以修改ARG_MAX参数的设置了
（2）getconf ARG_MAX 查看ARG_MAX设置值大小，2097152
（3）调整ncargs占用字节：chdev -l sys0 -a ncargs=8 表示设置ncargs占用8字节，增加这个值就可以修改ARG_MAX参数的设置了
我们讲 find 和 xargs 命令时，也涉及到 exec 选项。
-exec [commend] 查找后执行命令的时候不询问用户，直接执行。
查找所有jpg文件，并重命名
-
root@zslf-
virtual-machine:/mnt/test
# ls
-
abc.txt def.txt ef.jpg hh.jpg images.tar.gz sd.jpg
-
root@zslf-
virtual-machine:/mnt/test
# find ./ -name "*.jpg" -type f | xargs -i cp {} {}.old
-
root@zslf-
virtual-machine:/mnt/test
# ls
-
abc.txt def.txt ef.jpg ef.jpg.old hh.jpg hh.jpg.old images.tar.gz sd.jpg sd.jpg.old
或使用 -exec
-
root@zslf-
virtual-machine:/mnt/test
# ls
-
abc.txt def.txt ef.jpg hh.jpg images.tar.gz sd.jpg
-
root@zslf-
virtual-machine:/mnt/test
# find ./ -name "*.jpg" -exec cp {} {}.old \;
-
root@zslf-
virtual-machine:/mnt/test
# ls
-
abc.txt def.txt ef.jpg ef.jpg.old hh.jpg hh.jpg.old images.tar.gz sd.jpg sd.jpg.old
十、最常见的错误
大家在平时的编程中，如果用到了exec函数族，一定记得要加错误判断语句。因为与其他系统调用比起来，exec很容易受伤，被执行文件的位置，权限等很多因素都能导致该调用的失败。最常见的错误是：
找不到文件或路径，此时errno被设置为ENOENT；
数组argv和envp忘记用NULL结束，此时errno被设置为EFAULT；
没有对要执行文件的运行权限，此时errno被设置为EACCES。
找不到文件或路径，此时errno被设置为ENOENT；
数组argv和envp忘记用NULL结束，此时errno被设置为EFAULT；
没有对要执行文件的运行权限，此时errno被设置为EACCES。
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