进程替换讲解
1. 基本概念
1.1 进程替换 vs. 进程创建
- 进程创建：使用
fork()或clone()等系统调用创建一个新的子进程，子进程是父进程的副本，拥有相同的代码和数据。 - 进程替换：使用
exec系列函数在当前进程中加载并执行一个新的程序，替换掉当前进程的映像，但保留PID、文件描述符等资源。
1.2 exec系列函数
exec系列函数用于在当前进程中执行一个新程序。常见的exec函数包括：
这些函数的命名规则如下：
- 前缀：
exec - 中间部分：
l（list）：参数以列表形式传递。v（vector）：参数以数组形式传递。
- 后缀：
e：允许传递环境变量。p：使用PATH环境变量来查找可执行文件。
2. 常用的exec函数
2.1 execl()
函数原型：
#include <unistd.h>int execl(const char *path, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);参数：
path：要执行的可执行文件的路径。arg：第一个参数，通常是程序名。...：可变参数列表，以NULL结尾。
例子：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main() {printf("Before execl\n");execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);// 如果execl成功，以下代码不会执行perror("execl failed");return 1;
}2.2 execv()
函数原型：
#include <unistd.h>int execv(const char *path, char *const argv[]);参数：
path：要执行的可执行文件的路径。argv：参数数组，以NULL结尾。
例子：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main() {char *args[] = { "ls", "-l", NULL };printf("Before execv\n");execv("/bin/ls", args);// 如果execv成功，以下代码不会执行perror("execv failed");return 1;
}2.3 execlp()
函数原型：
#include <unistd.h>int execlp(const char *file, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);参数：
file：可执行文件名，会在PATH环境变量中查找。arg：第一个参数，通常是程序名。...：可变参数列表，以NULL结尾。
例子：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main() {printf("Before execlp\n");execlp("ls", "ls", "-l", NULL);// 如果execlp成功，以下代码不会执行perror("execlp failed");return 1;
}2.4 execvp()
函数原型：
#include <unistd.h>int execvp(const char *file, char *const argv[]);参数：
file：可执行文件名，会在PATH环境变量中查找。argv：参数数组，以NULL结尾。
例子：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main() {char *args[] = { "ls", "-l", NULL };printf("Before execvp\n");execvp("ls", args);// 如果execvp成功，以下代码不会执行perror("execvp failed");return 1;
}
2.5 execle()
函数原型：
#include <unistd.h>int execle(const char *path, const char *arg, ... /* (char *) NULL, char * const envp[] */);参数：
path：要执行的可执行文件的路径。arg：第一个参数，通常是程序名。...：可变参数列表，以NULL结尾。envp：环境变量数组。
例子：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>int main() {char *env[] = { "PATH=/bin", NULL };printf("Before execle\n");execle("/bin/ls", "ls", "-l", NULL, env);// 如果execle成功，以下代码不会执行perror("execle failed");return 1;
}2.6 execvpe()
#include <unistd.h>int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);参数
-
file：要执行的可执行文件的名称。如果file中包含斜杠 (/)，则将其视为路径名，直接尝试执行。(如果file不包含斜杠，则会在PATH环境变量指定的目录中查找可执行文件。) -
argv：参数数组，以NULL结尾。argv[0]通常是程序名。 -
envp：环境变量数组，以NULL结尾。每个环境变量以"NAME=VALUE"的形式表示。
例子：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>int main() {// 要执行的程序及其参数char *args[] = { "printenv", "MY_VAR", NULL };// 自定义环境变量char *env[] = { "MY_VAR=HelloWorld", "PATH=/bin:/usr/bin", NULL };printf("Before execvpe\n");// 执行程序if(execvpe("printenv", args, env) == -1) {perror("execvpe failed");exit(1);}// 如果 execvpe 成功，以下代码不会执行return 0;
}
2.7 execve()（这个上面查库没有，要单独查）
函数原型：
参数：
pathname：要执行的可执行文件的路径。argv：参数数组，以NULL结尾。envp：环境变量数组。
例子：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>int main() {char *args[] = { "ls", "-l", NULL };char *env[] = { "PATH=/bin", NULL };printf("Before execve\n");execve("/bin/ls", args, env);// 如果execve成功，以下代码不会执行perror("execve failed");return 1;
}
3. 错误处理
大多数exec函数在成功时不会返回，如果失败则返回-1，并设置errno变量。常见的错误包括：
- ENOENT：文件不存在。
- EACCES：权限不足。
- ENOEXEC：可执行文件格式错误。
例子：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main() {if(execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL) == -1) {perror("execl failed");}// 如果execl成功，以下代码不会执行return 1;
}