Linux应用进程控制三（进程调用外部脚本exec函数簇、system、popen）

Linux应用进程控制三（进程调用外部脚本exec函数簇、system、popen） 

一、exec函数簇

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。

#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[]);

execl与execv区别在于参数传递方式不同，execl将参数存放在一个列表中，execv将参数存放在一个字符串数组中。
execlp和execvp增加了文件查找的路径，优先查找path参数的文件，找不到则到环境变量PATH中去查找。
execle增加了给可执行程序传递环境变量的字符串数组。

exec函数簇应用实例：

execl("/bin/ls", "ls", "-a", "-l", NULL);
char *const arg[] = {"ls", "-l", "-a", NULL};
execv("/bin/ls", arg);
execvp("ls",arg);<br><br>

execle使用实例：

exec.c编译生成exec

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, char **argv)
{
    char *const envp[] = {"name=scorpio", "host=192.168.6.200", NULL};
    execle("./hello", "hello", NULL, envp);
    return 0;
}

hello.c:编译生成hello　

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
extern char **environ;

int main(int argc, char **argv)
{
    printf("hello\n");
    int i = 0;
    for(i = 0; environ[i] != NULL; i++)
    {  
        printf("%s\n", environ[i]);
    }  
    return 0;
}

运行./exec:
hello
name=scorpio
host=192.168.6.200
exec程序中定义的环境变量传递给了调用的hello程序。

常见错误：

A、找不到文件或路径，此时errno 被设置为ENOENT

B、数组argv和envp忘记用NULL结束，此时errno被设置为EFAULT

C、没有对要执行文件的运行权限，此时errno被设置为EACCES

二、system函数

#include <stdlib.h>
int system(const char *__command);

system()函数调用/bin/sh来执行参数指定的命令，/bin/sh一般是一个软连接，指向某个具体的shell，比如bash，-c选项是告诉shell从字符串command中读取命令。

system函数的源码：

int system(const char * cmdstring)
{
    pid_t pid;
    int status;
    if(cmdstring == NULL)
    {
        return (1); //如果cmdstring为空，返回非零值，一般为1
    }
    if((pid = fork())<0)
    {
        status = -1; //fork失败，返回-1
    }
    else if(pid == 0)
    {
        execl("/bin/sh", "sh", "-c", cmdstring, (char *)0);
        _exit(127); // exec执行失败返回127，注意exec只在失败时才返回现在的进程，成功的话现在的进程就不存在啦~~
    }
    else //父进程
    {
        while(waitpid(pid, &status, 0) < 0)
        {
            if(errno != EINTR)
            {
                status = -1; //如果waitpid被信号中断，则返回-1
                break;
            }
        }
    }
    return status; //如果waitpid成功，则返回子进程的返回状态
}

因此，想用system（）函数调用外部程序便十分简单，例如调用/home/usrname/hello/目录下的helloworld可执行文件：
system("/home/usrname/hello/helloworld");

在该command执行期间，SIGCHLD是被阻塞的，好比在说：hi，内核，这会不要给我送SIGCHLD信号，等我忙完再说；

在该command执行期间，SIGINT和SIGQUIT是被忽略的，意思是进程收到这两个信号后没有任何动作。

实际上system()函数执行了三步操作：

　　1.fork一个子进程；

　　2.在子进程中调用exec函数去执行command；

　　3.在父进程中调用wait去等待子进程结束。

system()函数执行过程为：fork()->exec()->waitpid()

　　对于fork失败，system()函数返回-1。

　　如果exec执行成功，也即command顺利执行完毕，则返回command通过exit或return返回的值。

　　（注意，command顺利执行不代表执行成功，比如command："rm debuglog.txt"，不管文件存不存在该command都顺利执行了）

　　如果exec执行失败，也即command没有顺利执行，比如被信号中断，或者command命令根本不存在，system()函数返回127。

　　如果command为NULL，则system()函数返回非0值，一般为1。

使用system()函数的建议：

1、建议system()函数只用来执行shell命令，因为一般来讲，system()返回值不是0就说明出错了；

2、建议监控一下system()函数的执行完毕后的errno值，争取出错时给出更多有用信息；

3、建议考虑一下system()函数的替代函数popen()；

三、popen函数

#include <stdio.h>

FILE * popen ( const char * command , const char * type );
int pclose ( FILE * stream );
参数：
    command：是一个指向以 NULL 结束的 shell 命令字符串的指针。这行命令将被传到 bin/sh 并使用-c 标志，shell 将执行这个命令。
    type ：只能是读或者写中的一种，得到的返回值（标准 I/O 流）也具有和 type 相应的只读或只写类型。如果 type 是 "r" 则文件指针连接到 command 的标准输出；如果 type 是 "w" 则文件指针连接到 command 的标准输入。
    popen 的返回值是个标准 I/O 流，必须由 pclose 来终止。

实例：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int main()
{
     FILE *fp;
     char buffer[80];
     fp = popen("cat /etc/passwd", "r");
     fgets(buffer, sizeof(buffer), fp);
     printf("%s", buffer);
     pclose(fp);
}

四、popen和system的区别

4.1、popen 与 system 的区别与联系

特性	system	popen
执行方式	执行命令后阻塞等待命令执行完成	执行命令并返回一个文件指针，允许读取或写入命令的标准输入/输出
输出捕获	无法捕获输出，只返回命令的退出状态	可以读取命令的标准输出或向命令的标准输入写入数据
与 shell 的关系	会调用 shell 来执行命令，支持 shell 特性（如管道、重定向等）	也可以执行命令，但不能像 system 一样直接使用 shell 的复杂特性
用途	用于执行简单的命令，获取命令的退出状态	用于获取命令输出，或者向命令的输入传递数据
返回值	返回命令的退出状态码	返回文件指针（FILE *），用于读写标准输入输出
效率	启动一个 shell 来执行命令，相对较慢	直接创建管道和子进程，相对较高效
阻塞性	阻塞，直到命令执行完毕	阻塞，直到管道关闭

4.2、联系

• 执行命令：二者都能用于执行外部命令。
• 阻塞执行：二者都在执行命令时阻塞当前进程，直到子进程执行完毕。
• 与子进程的交互：二者都创建子进程执行命令，popen 提供了与子进程之间更强的交互能力，可以捕获标准输出或向标准输入写入数据，而 system 只是简单地执行命令并返回退出状态。