Linux系统学习——exec族函数、system函数、popen函数学习

忘是亡心i 2023-02-25 07:28 2阅读 0赞

# Linux系统学习——exec族、system、popen篇 #

# 一、exec族解析 #

## 1.头文件： ##

#include <unistd.h>

## 2.exec族函数的作用： ##

我们用fork函数创建新进程后，经常会在新进程中调用exec函数去执行另外一个程序。
    当进程调用exec函数时，该进程被完全替换为新程序。
    因为调用exec函数并不创建新进程，所以前后进程的ID并没有改变

## 3.函数原型： ##

int execl(const char *path, const char *arg, ...);
    
    int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
    
    int execv(const char *path, char *const argv[]);
    
    int execvp(const char *file, char *const argv[]);

参数说明：
    path：可执行文件的路径名字 
    
    arg：可执行程序所带的参数，第一个参数为可执行文件名字，没有带路径且arg必须以NULL结束 
    
    file：如果参数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寻可执行文件
    
    返回值： 
    exec函数族的函数执行成功后不会返回，调用失败时，会设置errno并返回-1，然后从原程序的调用点接着往下执行。
    
    exec族函数参数极难记忆和分辨，函数名中的字符会给我们一些帮助： 
    l : 使用参数列表 
    p：使用文件名，并从PATH环境进行寻找可执行文件 
    v：应先构造一个指向各参数的指针数组，然后将该数组的地址作为这些函数的参数
    e：多了envp[]数组，使用新的环境变量代替调用进程的环境变量

## （1）execl函数解析： ##

**以文件echoarg为例：**

### 文件echoarg.c ###

1 #include <stdio.h>
      2 
      3 int main(int argc,char *argv[])
      4 {
        
      5     int i = 0;
      6     for(i = 0; i < argc; i++)
      7     {
        
      8         printf("argv[%d]: %s\n",i,argv[i]);
      9     }
     10     return 0;
     11 }

### jc11.c（execl第一个参数路径不同与jc12.c对比） ###

1 #include <stdio.h>
      2 #include <stdlib.h>
      3 #include <unistd.h>
      4 //函数原型：int execl(const char *path, const char *arg, ...);
      5 
      6 int main(void)
      7 {
        
      8          printf("before execl\n");
      9 		//如果execl执行成功，就不会执行execl以下的全部语句
     10         if(execl("./bin/echoarg","echoarg","abc",NULL) == -1) //以当前目录下bin文件夹下echoarg文件打开
     11          {
        
     12                 printf("execl failed!\n"); 
     13 
     14                 perror("Why failed"); 	//打印错误
     15 
     16         }
     17 
     18         printf("after execl\n"); //如果execl执行成功，就不会执行execl以下的全部语句
     19 
     20         return 0;
     21 }

**jc11.c运行结果：**

![在这里插入图片描述][20200711112921405.png]

### jc12.c（echoarg在当前目录正确路径下演示） ###

1 #include <stdio.h>
      2 #include <stdlib.h>
      3 #include <unistd.h>
      4 //函数原型：int execl(const char *path, const char *arg, ...);
      5 
      6 int main(void)
      7 {
        
      8          printf("before execl\n");
      9 
     10         if(execl("./echoarg","echoarg","abc",NULL) == -1) 	//打开当前目录下echoarg文件
     11          {
        
     12                 printf("execl failed!\n");
     13 
     14                 perror("Why failed");  	//打印错误原因
     15 
     16         }
     17 
     18         printf("after execl\n");   如果execl执行成功，就不会执行execl以下的全部语句
     19 
     20         return 0;
     21 }

**jc12.c运行结果：**

![在这里插入图片描述][20200711113232463.png]

### 原理： ###

1.  我们先用gcc编译echoarg.c，生成可执行文件echoarg并放在当前路径 ./ 目录下(而不是bin目录)
2.  文件echoarg的作用是打印命令行参数。然后再编译 jc12.c 并执行 jc12.c可执行文件
3.  用execl 找到并执行echoarg，将当前进程main替换掉，所以”after execl” 没有在终端被打印出来。

## (2)execlp函数解析： ##

**1.与execl函数对比：**

execl函数下

1 #include <stdio.h>
      2 #include <stdlib.h>
      3 #include <unistd.h>
      4 //函数原型：int execl(const char *path, const char *arg, ...);
      5 
      6 int main(void)
      7 {
        
      8          printf("before execl\n");
      9 
     10         if(execl("ps","ps",NULL,NULL) == -1) //执行ps命令查看进程
     11          {
        
     12                 printf("execl failed!\n");
     13 
     14                 perror("Why failed");
     15 
     16         }
     17 
     18         printf("after execl\n");
     19 
     20         return 0;
     21 }

结果演示：

![在这里插入图片描述][20200711144910204.png]  
**上面这个例子因为参数没有带路径，所以execl找不到可执行文件。  
下面再看一个例子对比一下：**

使用execlp函数

1 #include <stdio.h>
      2 #include <stdlib.h>
      3 #include <unistd.h>
      4 //函数原型：int execl(const char *path, const char *arg, ...);
      5 
      6 int main(void)
      7 {
        
      8          printf("before execl\n");
      9 
     10         if(execlp("ps","ps",NULL,NULL) == -1)
     11          {
        
     12                 printf("execl failed!\n");
     13 
     14                 perror("Why failed");
     15 
     16         }
     17 
     18         printf("after execl\n");
     19 
     20         return 0;
     21 }

结果演示：  
![在这里插入图片描述][20200711145112921.png]

### 总结： ###

#### （1）execlp可以在参数中不用具体的路径，也可以找到可执行文件并执行该指令，反之execl需要指定具体的文件路径的位置（如./ ），这样execl才能找到可执行文件 ####

#### （2）可以看出，上面的exaclp函数带p，所以能通过环境变量PATH查找到可执行文件ps ####

#### （3）execl需要在第一个参数打上该文件的路径，而execlp则可以根据环境变量，直接打名字访问 ####

## 补充： ##

环境路径查找 ： 使用pwd
    环境变量查询 ： 使用 $PATH
    环境变量的添加 ： export PATH=$PATH : （你想加的路径）

#### 带 v 不带 l 的一类exec函数，包括execv、execvp、execve，应先构造一个指向各参数的指针数组，然后将该数组的地址作为这些函数的参数。 如char \*arg\[\]这种形式，且arg最后一个元素必须是NULL，例如 char \*arg\[\] = \{“ls”,”-l”,NULL\}; ####

## （3）execv函数解析： ##

1 #include <stdio.h>
      2 #include <stdlib.h>
      3 #include <unistd.h>
      4 
      5 int main(void)
      6 {
        
      7          printf("before execl\n");
      8          
      9         char *argv[] = {
        "ps",NULL,NULL};
     10         if(execv("/bin/ps",argv) == -1)  //需要添加路径来找到执行文件
     11          {
        
     12                 printf("execl failed!\n");
     13                 
     14                 perror("Why failed");
     15                 
     16         }
     17         
     18         printf("after execl\n");
     19         
     20         return 0;
     21 }

**结果展示：**  
![在这里插入图片描述][20200711152254541.png]

## （4）execvp函数 ##

1 #include <stdio.h>
      2 #include <stdlib.h>
      3 #include <unistd.h>
      4 
      5 int main(void)
      6 {
        
      7          printf("before execl\n");
      8          
      9         char *argv[] = {
        "ps",NULL,NULL};
     10         if(execvp("ps",argv) == -1) //根据环境变量直接执行
     11          {
        
     12                 printf("execl failed!\n");
     13                 
     14                 perror("Why failed");
     15                 
     16         }
     17         
     18         printf("after execl\n");
     19         
     20         return 0;
     21 }

**结果展示：**  
![在这里插入图片描述][20200711152417228.png]

## execv和execvp对比： ##

1.execv需要添加指令的具体路径，而execvp则可以直接根据环境变量设置中直接进行访问指令
    2.两者在设定中都要以NULL空指针为结尾

### exec函数中可以添加perror来获取运行失败的调试信息 ###

### exec函数调用执行成功后，都不会继续往下执行代码 ###

# 二、system函数 #

### （1）概念 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoaW5lc2Vrb2Jl_size_16_color_FFFFFF_t_70]

### （2）使用system ###

**简单粗暴修改：**  
![在这里插入图片描述][20200711152900637.png]

1 #include<stdio.h>
      2 #include <sys/types.h>
      3 #include <unistd.h>
      4 #include<sys/stat.h>
      5 #include<fcntl.h>
      6 #include<unistd.h>
      7 #include<string.h>
      8 #include<stdlib.h>
      9 
     10 int main()
     11 {
        
     12         pid_t pid;
     13 
     14         int data;
     15         while(1)
     16         {
        
     17                 printf("Please input you data :\n");
     18                 scanf("%d",&data);
     19 
     20                 if(data == 1)
     21                 {
        
     22                         pid = fork();
     23 
     24                         if(pid>0)
     25                         {
        
     26                                 wait(NULL);
     27                         }
     28 
     29                         if(pid == 0)
     30                         {
        
     31                 //              execl("changeData","changeData","config.txt",NULL);
     32                                 system("./changeData config.txt");
     33                                 exit(0);
     34 
     35                         }
     36                 }
     37                 else
     38                 {
        
     39                         printf("wait do nothing\n");
     40                 }
     41         }
     42 
     43         return 0;
     44 }

![在这里插入图片描述][20200711153109265.png]  
2.  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoaW5lc2Vrb2Jl_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

![在这里插入图片描述][20200711153633907.png]

### 可以通过sh –c +你输入的指令名，来获取提示信息。 ###

# 三、popen函数 #

#### popen函数解析： ####

函数原型：

#include “stdio.h”
    FILE popen( const char command, const char* mode )

参数说明：

*  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。
 *  mode： 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。

返回值：

如果调用成功，则返回一个读或者打开文件的指针，如果失败，返回NULL，具体错误要根据errno判断

### 代码演示： ###

![在这里插入图片描述][2020071115401294.png]

![在这里插入图片描述][20200711154017474.png]

## 结论： ##

#### popen和system相比，popen可以将指令输出的结果打印出来，而system却不能。 ####

[20200711112921405.png]: /images/20230209/9df1543ca82e4c8ba992692c3d93baa5.png
[20200711113232463.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200711113232463.png
[20200711144910204.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200711144910204.png
[20200711145112921.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200711145112921.png
[20200711152254541.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200711152254541.png
[20200711152417228.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200711152417228.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoaW5lc2Vrb2Jl_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200711152746901.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoaW5lc2Vrb2Jl,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20200711152900637.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200711152900637.png
[20200711153109265.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200711153109265.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoaW5lc2Vrb2Jl_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200711153618756.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2NoaW5lc2Vrb2Jl,size_16,color_FFFFFF,t_70
[20200711153633907.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200711153633907.png
[2020071115401294.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/2020071115401294.png
[20200711154017474.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200711154017474.png