Linux 的进程操作（执行进程）

如果需要在子进程中执行一些自定义的动作，则需要调用 exec 函数族。

当进程调用 exec 系列函数的时候，该进程执行的程序被立即替换为新的程序，而新程序则从 main 函数开始执行，并立刻替换掉了当前进程的正文段、数据段、堆和堆栈，需要注意的是其进程标识符和进程描述符是不会改变的。

1. exec 函数族基础

exec 函数族提供了一个在进程中启动另一个程序执行的方法，其可以根据指定的文件名或目录名找到可执行文件，并用它来取代原调用进程的数据段、代码段和堆栈段，在执行完之后，原调用进程的内容除了进程号外，其他全部被新的进程替换了。

在 Linux 中通常会在如下两种情况下调用 exec 函数族：

• 当进程认为自己不能再为系统和用户做出任何贡献时，就可以调用 exec 函数族中的任
  意一个函数让自己重生。
• 如果一个进程想执行另一个程序，那么它就可以调用 fork() 函数新建一个进程，然后调用exec 函数族中的任意一个函数，这样看起来就像通过执行应用程序而产生了一个新进程（这种情况非常普遍）。

对 exec 系列函数的标准调用格式说明如下：

#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 execlp(const char *file, const char *arg,...);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);

如果这6个函数调用成功则没有返回值，如果出错则返回“-1”， 对其参数说明如下。

• 参数 pathname：指出一个可执行目标文件的路径名。
• 参数 filename：指出可执行目标文件的文件名。
• 参数 arg：作为约定，同 pathname 一样指出目标文件的路径名。
• 参数 argv：是一个字符指针数组，由它指出该目标程序使用的命令行参数表，按照约定第一个字符指针指向与 pathname 或 filename 相同的字符串，最后一个指针指向一个空字符串，其余的指向该程序执行时所带的命令行参数。
• 参数 envp：与 argv 一样也是一个字符指针数组，由它指出该目标程序执行时的进程环境，它也以一个空指针结束。

事实上，这6个函数都是 exec 系列函数经过包装的库函数，它们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，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。

对 exec 系列函数的主要区别说明如下：

• execl 函数、execv 函数、execle 函数、execve 函数使用 pathname 参数，取路径名作为参数；而 execlp 函数和 execvp 函数，取文件名作为参数。
• execl 函数、execle 函数、execlp 函数中的 “l” 字符表示为“list”， 其要求将新程序的每
  个命令行参数说明为一个单独的、以空指针为结尾的参数表； execv 函数、execve 函数和execvp 函数中的 “v” 字符表示为 “vector”，其要求先构造一个指向各个参数的指针，然后将该数组地址作为其参数。

execl、execel 和 execlp 这三个函数用于表示命令行参数的一般方式是：

char *arg0, char *arg1,...char *argn, (char *)0

需要注意的是在命令行参数中使用了一个将常数 0 强制转换为空指针的字符指针来作为结尾，如果不进行强制转换，其会被解释为整型参数，从而出现错误。

execle 和 execve 函数中的最后一个字符 “e”表示可以向新的进程传递一个环境变量 envp，对其命令参数说明如下：

char *arg0, char *arg1,...char *argn, (char *)0, char *envp[]

环境变量指的是一组值，这组值从 Linux 用户登录后就一直存在，很多应用程序需要依靠它来确定系统的一些细节，最常见的环境变量是路径（PATH），其指明了应到哪里去搜索相应的应用程序，如/bin；另外 HOME 也是比较常见的环境变量，其指明了用户在系统中的个人目录；环境变量一般以字符串 “XXX=xxx" 的形式存在，XXX 表示变量名，xxx 表示变量的值。

2. exec 函数族的应用

exec 函数族之间的区别和比较。

函数名	pathname参数	filename参数	参数表	argv[]	environ参数	envp[]
execl函数	●		●		●
execlp函数		●	●		●
execle函数	●		●			●
execv函数	●			●	●
execvp函数		●		●	●
execve函数	●			●		●

在 exec 系列函数族执行之后，不仅进程的描述符、标识符没有发生改变，该进程的如下特征也将保留：

• 进程标识符和父进程标识符。
• 实际用户ID、实际组ID。
• 附加组ID。
• 进程组ID。
• 会话ID。
• 闹钟剩余时间。
• 控制终端。
• 当前工作目录。
• 根目录。
• 文件模式创建屏蔽字。
• 文件锁。
• 进程信号屏蔽。
• 未处理信号。
• 资源限制。
• tms_utime、 tms_ stime、tms_cutime 以及 tms_ cstime。

应用实例

1. 使用 excel 函数调用 date 命令
2. 使用 execlp 函数调用 ls 命令
3. 使用 execv 函数调用 ls 命令
4. 在父进程和子进程中分别使用 execl 函数