Linux系統編程——進程替換：exec 函數族，linuxexec

Linux系統編程——進程替換：exec 函數族，linuxexec

在 Windows 平台下，我們可以通過雙擊運行可執行程式，讓這個可執行程式成為一個進程；而在 Linux 平台，我們可以通過 ./ 運行，讓一個可執行程式成為一個進程。

但是，如果我們本來就運行著一個程式（進程），我們如何在這個進程內部啟動一個外部程式，由核心將這個外部程式讀入記憶體，使其執行起來成為一個進程呢？這裡我們通過 exec 函數族實現。

exec 函數族，顧名思義，就是一簇函數，在 Linux 中，並不存在 exec() 函數，exec 指的是一組函數，一共有 6 個：

#include <unistd.h>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[]);

其中只有 execve() 是真正意義上的系統調用，其它都是在此基礎上經過封裝的庫函數。

exec 函數族提供了六種在進程中啟動另一個程式的方法。exec 函數族的作用是根據指定的檔案名稱或目錄名找到可執行檔，並用它來取代調用進程的內容，換句話說，就是在調用進程內部執行一個可執行檔。

進程調用一種 exec 函數時，該進程完全由新程式替換，而新程式則從其 main 函數開始執行。因為調用 exec 並不建立新進程，所以前後的進程 ID （當然還有父進程號、進程組號、當前工作目錄……）並未改變。exec 只是用另一個新程式替換了當前進程的本文、資料、堆和棧段（進程替換）。

exec 函數族的 6 個函數看起來似乎很複雜，但實際上無論是作用還是用法都非常相似，只有很微小的差別。

l(list)：參數地址清單，以null 指標結尾。

v(vector)：存有各參數地址的指標數組的地址。

p(path)：按 PATH 環境變數指定的目錄搜尋可執行檔。

e(environment)：存有環境變數字串地址的指標數組的地址。

exec 函數族裝入並運行可執行程式 path/file，並將參數 arg0 ( arg1, arg2, argv[], envp[] ) 傳遞給此程式。

exec 函數族與一般的函數不同，exec 函數族中的函數執行成功後不會返回，而且，exec 函數族下面的代碼執行不到。只有調用失敗了，它們才會返回 -1，失敗後從原程式的調用點接著往下執行。

execl() 範例程式碼：

#include <stdio.h>#include <unistd.h>int main(int argc, char *argv[]){printf("before exec\n\n");/* /bin/ls：外部程式，這裡是/bin目錄的 ls 可執行程式，必須帶上路徑（相對或絕對）   ls：沒有意義，如果需要給這個外部程式傳參，這裡必須要寫上字串，至於字串內容任意   -a，-l，-h：給外部程式 ls 傳的參數   NULL：這個必須寫上，代表給外部程式 ls 傳參結束*/execl("/bin/ls", "ls", "-a", "-l", "-h", NULL);// 如果 execl() 執行成功，下面執行不到，因為當前進程已經被執行的 ls 替換了perror("execl");printf("after exec\n\n");return 0;}

運行結果如下：

execv()範例程式碼：

execv() 和 execl() 的用法基本是一樣的，無非將列表傳參，改為用指標數組。

#include <stdio.h>#include <unistd.h>int main(int argc, char *argv[]){// execv() 和 execl() 的用法基本是一樣的，無非將列表傳參，改為用指標數組// execl("/bin/ls", "ls", "-a", "-l", "-h", NULL);/* 指標數組   ls：沒有意義，如果需要給這個外部程式傳參，這裡必須要寫上字串，至於字串內容任意   -a，-l，-h：給外部程式 ls 傳的參數   NULL：這個必須寫上，代表給外部程式 ls 傳參結束*/char *arg[]={"ls", "-a", "-l", "-h", NULL};// /bin/ls：外部程式，這裡是/bin目錄的 ls 可執行程式，必須帶上路徑（相對或絕對）// arg： 上面定義的指標數組地址execv("/bin/ls", arg);perror("execv");return 0;}

execlp() 或 execvp() 範例程式碼：

execlp() 和 execl() 的區別在於，execlp() 指定的可執行程式可以不帶路徑名，如果不帶路徑名的話，會在環境變數 PATH指定的目錄裡尋找這個可執行程式，而 execl() 指定的可執行程式，必須帶上路徑名。

#include <stdio.h>#include <unistd.h>int main(int argc, char *argv[]){// 第一個參數 "ls"，沒有帶路徑名，在環境變數 PATH 裡尋找這個可執行程式// 其它參數用法和 execl() 一樣execlp("ls", "ls", "-a", "-l", "-h", NULL);/*char *arg[]={"ls", "-a", "-l", "-h", NULL};execvp("ls", arg);*/perror("execlp");return 0;}

execle() 或 execve() 範例程式碼：

execle() 和 execve() 改變的是 exec 啟動的程式的環境變數（只會改變進程的環境變數，不會影響系統的環境變數），其他四個函數啟動的程式則使用預設系統內容變數。

execle()範例程式碼：

#include <stdio.h>#include <unistd.h>#include <stdlib.h> // getenv()int main(int argc, char *argv[]){// getenv() 擷取指定環境變數的值printf("before exec：USER=%s, HOME=%s\n", getenv("USER"), getenv("HOME"));// 指標資料char *env[]={"USER=MIKE", "HOME=/tmp", NULL};/* ./mike：外部程式，當前路徑的 mike 程式，通過 gcc mike.c -o mike 編譯mike：這裡沒有意義NULL：給 mike 程式傳參結束env：改變 mike 程式的環境變數，正確來說，讓 mike 程式只保留 env 的環境變數 */execle("./mike", "mike", NULL, env);/*char *arg[]={"mike", NULL};execve("./mike", arg, env);*/perror("execle");return 0;}

外部程式，mike.c 範例程式碼：

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>int main(int argc, char *argv[]){printf("\nin the mike fun, after exec: \n");printf("USER=%s\n", getenv("USER"));printf("HOME=%s\n", getenv("HOME"));return 0;}

運行結果如下：

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