《Linux从练气到飞升》No.20 Linux进程替换

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前言

替换原理

替换函数

函数解释

命名理解

后记

前言

之前学习了进程创建、进程等待、进程终止等相关内容，但是我们可能会遇到这种情况：在项目中可能会有使用程序调用其他程序的方式，那么这就要使用到进程替换来实现了，那么本篇我们将讲述进程替换的相关知识。

替换原理

使用fork函数以后，父子各自执行父进程代码的一部分，但是如果子进程就是想执行一个新的程序呢？

这时就会使用进程的程序替换来完成这个功能，程序替换是通过特定的接口加载磁盘上的一个权限的程序（代码和数据），加载到调用进程的地址空间中，这样就可以让子进程执行其他的程序了。而它所使用的方法是进程调用一种exec函数，它会使得该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换,从新程序的启动例程开始执行。调用exec并不创建新进程,所以调用exec前后该进程的id并未改变。

具体实现如下：

我们通过几个问题来理解进程替换

1. 进程替换有木有创建新的进程？没有！它是在子进程的基础上加载程序的。

2. 如何理解所谓的将程序放入内存中？从磁盘加载，所谓的exec的函数就是如何加载程序的函数，具体一点的过程就是将新的磁盘上的程序加载到内存，并用操作系统的相关接口实现当前进程的页表重新建立映射

替换函数

Linux下使用man execl 查询有六种以exec开头的函数，统称exec函数：

#include <unistd.h>extern char **environ;int execl(const char *pathname, const char *arg, .../*, (char *) NULL */);int execlp(const char *file, const char *arg, .../*, (char *) NULL */);int execle(const char *pathname, const char *arg, .../*, (char *) NULL, char *const envp[] */);int execv(const char *pathname, char *const argv[]);int execvp(const char *file, char *const argv[]);int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);

函数解释

这些函数如果调用成功则加载新的程序从启动代码开始执行，不再返回
如果调用出错则返回-1
所以exec函数只有出错的返回值而没有成功的返回值

命名理解

这些函数原型看起来很容易混,但只要掌握了规律就很好记。

l(list) : 表示参数采用列表
v(vector) : 参数用数组
p(path) : 有p自动搜索环境变量PATH
e(env) : 表示自己维护环境变量

exec调用举例

#include <unistd.h>
int main()
{char *const argv[] = {"ps", "-ef", NULL};char *const envp[] = {"PATH=/bin:/usr/bin", "TERM=console", NULL};execl("/bin/ps", "ps", "-ef", NULL);// 带p的，可以使用环境变量PATH，无需写全路径execlp("ps", "ps", "-ef", NULL);// 带e的，需要自己组装环境变量execle("ps", "ps", "-ef", NULL, envp);execv("/bin/ps", argv);// 带p的，可以使用环境变量PATH，无需写全路径execvp("ps", argv);// 带e的，需要自己组装环境变量execve("/bin/ps", argv, envp);exit(0);
}

事实上,只有execve是真正的系统调用,其它五个函数最终都调用 execve,所以execve在man手册第2节,其它函数在man手册第3节。这些函数之间的关系如下图所示。

下图exec函数族一个完整的例子: