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Linux系统编程——exec族函数

news 2025/5/17 6:11:13

我们来完整、系统、通俗地讲解 Linux 系统编程中非常重要的一类函数：exec 族函数（也叫 exec family）。

一、什么是 `exec`？

exec 系列函数的作用是：

用一个新的程序，替换当前进程的内容。

也就是说：

你用 fork() 创建了一个子进程，
然后在子进程里调用 exec()，
这时子进程会“变身”，从原来的程序变成你指定的新程序。

这个函数不会创建新进程，而是当前进程的替换与重启。

举个例子：

你写的程序中包含：

execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);

这行代码会让当前进程（如一个子进程）变成 ls -l 命令的进程，后续你原来的代码都不执行了！

二、exec 函数族成员有哪些？

exec 系列函数一共有 6 个函数，按名字分为 3 种组合：

函数	路径是否自动查找？	参数形式	描述
`execl()`	否	列表	使用绝对路径 + 参数列表
`execv()`	否	数组	使用绝对路径 + 参数数组
`execle()`	否	列表	和 `execl()` 类似，但可传环境变量
`execve()`	否	数组	最原始的形式，底层系统调用
`execlp()`	是	列表	像 `execl()`，但会查 `PATH`
`execvp()`	是	数组	像 `execv()`，但会查 `PATH`

三、参数结构说明（重要）

int execv(const char *path, char *const argv[]);

path：新程序的路径（如 /bin/ls）
argv[]：参数数组：
- argv[0]：程序名（通常写成命令本身，如 "ls"）
- argv[1], argv[2], ..., NULL：其他参数
- 最后一个必须是 NULL，表示参数结束

四、分类讲解：每个函数的使用方法和例子

1. `execl()` — 使用参数“列表”，不自动查找路径

原型：

int execl(const char *path, const char *arg0, ..., NULL);

示例：

execl("/bin/ls", "ls", "-l", "-a", NULL);

说明：

用 /bin/ls 程序替换当前进程；
参数就像 ls -l -a；
最后一定要是 NULL。

2. `execv()` — 参数用“数组”，不查路径

原型：

int execv(const char *path, char *const argv[]);

示例：

char *args[] = {"ls", "-l", "-a", NULL};
execv("/bin/ls", args);

说明：

路径仍然是 /bin/ls；
参数用数组传入；
NULL 表示参数结束。

3. `execlp()` — 参数列表 + 会查找 PATH 环境变量

原型：

int execlp(const char *file, const char *arg0, ..., NULL);

示例：

execlp("ls", "ls", "-l", NULL);

说明：

不用写全路径，系统会在 /bin/ /usr/bin/ 等目录下找 ls；
更加灵活，推荐！

4. `execvp()` — 参数数组 + 会查 PATH（最常用！）

原型：

int execvp(const char *file, char *const argv[]);

示例：

char *args[] = {"ls", "-l", NULL};
execvp("ls", args);

说明：

会查找 ls 程序的位置；
使用参数数组，适合处理用户输入；
实际中非常常用！

5. `execle()` 和 `execve()` — 带自定义环境变量

一般情况用不到，仅当你要给新程序指定新的环境变量时才用。

五、使用 exec 的注意事项

1. `exec` 成功后，不会返回

因为当前进程已经“变身”为新程序，原来的代码后面就不执行了。

如果它返回了，说明执行失败了。

if (execvp("ls", args) == -1) {perror("exec failed");  // 只有失败才会执行这里
}

2. 参数列表/数组最后必须以 NULL 结尾

否则系统不知道参数在哪里结束，可能导致崩溃。

3. 建议用 `execvp()` 或 `execlp()`

因为它们会根据系统环境变量 PATH 查找程序，更灵活，用户体验更好。

4. 配合 `fork()` 使用

通常我们不会在主进程里直接 exec()，而是先用 fork() 创建子进程，让子进程执行新的程序：

示例：

pid_t pid = fork();if (pid == 0) {// 子进程：执行 lsexeclp("ls", "ls", "-l", NULL);_exit(1);  // exec失败才执行
} else {// 父进程：等子进程wait(NULL);
}

六、exec调用失败常见原因

原因	解决方法
路径写错了	检查路径或用 `execvp`
没有执行权限	用 `chmod +x` 赋权
参数忘记写 `NULL`	确保结尾是 `NULL`
系统找不到程序	确保程序存在于 `$PATH` 所列目录中