Linux 进程程序替换

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2023-06-18 03:57 103阅读 0赞

**目录**

进程程序替换

进程替换的原理

替换函数exec族函数

1. execv(参数格式是数组)

2.execl(参数格式是列表)

3.execvp / execlp(不带替换程序的路径)

4.execle / execve(需要自己设置环境变量)

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> 相关博客:
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> 进程相关概念: [戳链接（￣︶￣）↗https://blog.csdn.net/qq\_41071068/article/details/103213364][https_blog.csdn.net_qq_41071068_article_details_103213364]  
> 进程创建(fork):[戳链接（￣︶￣）↗https://blog.csdn.net/qq\_41071068/article/details/103302804][https_blog.csdn.net_qq_41071068_article_details_103302804]  
> 进程退出:[戳链接（￣︶￣）↗https://blog.csdn.net/qq\_41071068/article/details/103302874][https_blog.csdn.net_qq_41071068_article_details_103302874]  
> 进程等待(wait()/waitpid()):[戳链接（￣︶￣）↗https://blog.csdn.net/qq\_41071068/article/details/103302883][https_blog.csdn.net_qq_41071068_article_details_103302883]

# 进程程序替换 #

**为什么要进行进程替换 ?**

前面说到,  fork()创建子进程, fork创建的子进程要么和父进程**执行**一样的代码, 要么执行不同的代码分支(通过fork的返回值控制),

但这样还是不够灵活. 假如要有很多的功能已经用别的程序实现好了, 那么就不需要在父进程中控制父子进程执行不同的代码分

支, 让子进程在自己的分支中完成这些功能, 而是可以直接拿一个已有的程序替换掉子进程. 使子进程的代码完全变成所替换程序

的代码. 这样就方便了很多, 而且在子进程需要完成较为复杂的功能或是多项功能时, 分支就显得力不从心了.

所以进程往往要调用exec族中的某一个函数来进行程序替换, 让一个进程来执行另一个程序. 当进程调用一种exec函数时,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族中的函数并不会创建新进程,所以调用exec

前后被替换进程的iD并未改变。

### 进程替换的原理 ###

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMDcxMDY4_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

如上图, 进程替换时, 替换的是PCB映射在内存中的代码和数据. 这样, 该进程PID虽然没有变, 但已经物是人非, 已经不是原来的那

个进程了.

如进行进程程序替换? 前面也说到了, exec族函数

## 替换函数exec族函数 ##

exec族函数共有六个, 功能都是进程程序替换, 但多个不同的函数接口使得使用更加灵活.

其中exceve()是系统调用接口, 其余5个底层都封装了execve().

函数原型如下 :

int execl(const char *path, const char *arg0, ... /*, (char *)0 */);
    int execv(const char *path, char *const argv[]);
    int execle(const char *path, const char *arg0, ... /*,(char *)0, char *const envp[]*/);
    int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);
    int execlp(const char *file, const char *arg0, ... /*, (char *)0 */);
    int execvp(const char *file, char *const argv[]);

**头文件:** unistd.h

**返回值** :

*  这六个函数返回值相同. 
 *  当函数调用失败, 返回 -1. 
 *  当调用成功, 即加载新的程序, 替换后的进程启动开始执行,exec族函数不再返回 .
 *  特殊的地方是, 函数调用成功, 不返回

**参数:**

虽然有六个, 不好记, 但好在有规律. 可以发现, 函数名都是在exce的基础上, 加上l, v, e,  p形成新的函数名, 加哪个字母都有各自的

含义 , 如下所示:

*  **l / v** 必须有一个, 也只能有一个, 带l参数格式是列表,  带 v 参数格式是 数组 
 *  **p**   有p, 会自动搜索环境变量PATH, 则可以不带路径, 只要文件名(但文件必须放在PATH环境变量指定路径).  没有p, 则必须指定文件路径
 *  **e**    有e, 则不使用当前环境变量, 需要自己设置环境变量,  没带e, 则使用当前环境变量, 无需设置环境变量

如下表:

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>函数名</th> 
   <th>参数格式</th> 
   <th>函数是否自带路径(通过PATH)</th> 
   <th>是否使用当前环境变量</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <th>execl</th> 
   <td>列表</td> 
   <td>不带, 需要制定文件路径</td> 
   <td>使用</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>execlp</th> 
   <td>列表</td> 
   <td>带, 但文件必须的放在指定目录</td> 
   <td>使用</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>execle</th> 
   <td>列表</td> 
   <td>不带, 需要制定文件路径</td> 
   <td>不使用, 需要自己设置环境变量</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>execv</th> 
   <td>数组</td> 
   <td>不带, 需要制定文件路径</td> 
   <td>使用</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>execvp</th> 
   <td>数组</td> 
   <td>带, 但文件必须的放在指定目录</td> 
   <td>使用</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <th>execve</th> 
   <td>数组</td> 
   <td>不带, 需要制定文件路径</td> 
   <td>不使用, 需要自己设置环境变量</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

来看一下这六个函数具体如何使用.

### **1. execv(参数格式是数组)** ###

#include<stdio.h>
    #include<unistd.h>
    int main() {
        char* arg[] = {"ls","-a","-l","/",NULL };//参数数组;//参数数组
        execv("/bin/ls", arg);
        printf("hello world!\n");
        return 0;
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMDcxMDY4_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

可以看到进程被ls程序替换后, 只会执行ls的代码, 并不会再输出 hello world!

如下, 还可以通过main函数的参数传入, 我们用Shell调用ls等命令就是这个原理.

#include<stdio.h>
    #include<unistd.h>
    #include<stdlib.h>
    int main(int argc, char* argv[]){
        char* arg[] = {"ls","-a","-l",NULL };//参数数组
        pid_t pid = fork();
        if(pid == -1){
            perror("fork");
        }
        else if(pid == 0){
            printf("替换子进程\n");
            execv("/bin/ls", argv);
        }
        else{
            sleep(1);
            printf("替换父进程\n");
            execv("/bin/ls", arg);
        }
        printf("hello world!\n");
        return 0;
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMDcxMDY4_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

### **2.execl(参数格式是列表)** ###

#include<stdio.h>
    #include<unistd.h>
    int main(){
        execl("/bin/ls", "ls", "/", NULL);
        printf("hello world!\n");
        return 0;
    }

![20191201174600690.png][]

### 3.execvp / execlp(不带替换程序的路径) ###

**execvp**

#include<stdio.h>
    #include<unistd.h>
    int main(int argc, char* argv[]){
        execvp("ls", arg);
        printf("hello world!\n");
        return 0;
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMDcxMDY4_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

** execlp**

#include<stdio.h>
    #include<unistd.h>
    int main(){
        char* arg[] = {"ls","-a","-l",NULL };//参数数组
        execlp("ls", "-a", "-l", NULL);
        printf("hello world!\n");
        return 0;
    }

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxMDcxMDY4_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]

### 4.execle / execve(需要自己设置环境变量)  ###

**execve**

#include<stdio.h>
    #include<unistd.h>
    #include<stdlib.h>
    int main(int argc, char* argv[]){
        char* envp[] = {"PATH=/home/test", NULL};
        execve("/bin/env", argv, envp);
        return 0;
    }

![20191201190313659.png][]

**execle**

#include<stdio.h>
    #include<unistd.h>
    #include<stdlib.h>
    int main(){
        char* envp[] = {"PATH=/home/test", NULL};
        execle("/bin/env", "", NULL, envp);
        return 0;
    }

![20191201191051295.png][]

学习完进程的创建和替换后, 就可以利用这些知识, 写一个自己的Shell了

进程的创建在另一篇博客, 戳链接[（￣︶￣）↗][https_blog.csdn.net_qq_41071068_article_details_103302804][https://blog.csdn.net/qq\_41071068/article/details/103302804][https_blog.csdn.net_qq_41071068_article_details_103302804]

具体代码, 持续更新

[https_blog.csdn.net_qq_41071068_article_details_103213364]: https://blog.csdn.net/qq_41071068/article/details/103213364
[https_blog.csdn.net_qq_41071068_article_details_103302804]: https://blog.csdn.net/qq_41071068/article/details/103302804
[https_blog.csdn.net_qq_41071068_article_details_103302874]: https://blog.csdn.net/qq_41071068/article/details/103302874
[https_blog.csdn.net_qq_41071068_article_details_103302883]: https://blog.csdn.net/qq_41071068/article/details/103302883
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