Linux--进程控制（2）--进程的程序替换（夺舍）

news2024/11/18 17:52:29

进程的程序替换

0.相关函数

1.先看现象

2.解释原理

3.将代码改成多进程版

4.使用其它的替换函数，并且认识函数参数的含义

5.其它

进程的程序替换

0.相关函数

关于进程替换我们需要了解的6个函数：

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：

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调用举例如下:
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);
}

1.先看现象

先来看一段代码：

运行结果：我们发现让程序使用exec*函数，可以执行起来新的程序

我们还发现，执行玩这条语句，后面的语句都不执行了

2.解释原理

我们都知道，我们的可执行程序运行起来就变成了进程。

创建进程=创建内核相关管理的数据结构（task_struct，mm_struct，页表）+代码和数据。

        内存管理的数据，如代码段、数据段和堆栈等，则包含了程序执行所需的数据和代码。

        当我们谈论进程替换时，实际上是指用一个新的程序来完全替代当前进程的内存映像，也就是替换掉原有的代码段、数据段和堆栈等内存管理的数据。而CPU执行的上下文，如程序计数器、寄存器和程序状态字等，则会被新的程序所继承。这样，新的程序就可以从它的入口点开始执行，就像它是一个全新的进程一样。（但他不是一个全新的程序，因为这个过程并没有创建新的进程，只是替换掉了原进程的数据和代码，依旧使用原来进task_struct，mm_struct，页表) 用老进程的壳子执行新的代码和数据。（可以理解成被夺舍了）

  exec*函数族就是用来实现这种进程替换的系统调用。这些函数会根据指定的文件名找到可执行的文件，并用它来替换当前进程的内容。换句话说，它们会在当前进程内部执行一个全新的可执行文件。

当你调用一个exec*函数时，它会做以下几件事情：

查找并加载新的程序文件到内存。
清除当前进程的内存映像，包括代码段、数据段和堆栈等。
将新的程序的代码和数据加载到当前进程的内存空间中。
更新程序计数器，使其指向新程序的入口点。
开始执行新程序。

        值得注意的是，exec*函数执行成功就不需要关心它的返回值了。这是因为调用进程的实体，包括代码段、数据段和堆栈等，都已被新的内容所取代，只留下进程ID等一些表面上的信息保持原样。所以，一旦exec*函数执行成功，当前进程就已经被新的程序所替代，原有的程序已经不再存在。（这就是为什么在上面执行那段代码的时候，程序最后没有执行printf("test .... end!\n");）

        总的来说，exec*函数族是Linux环境下实现进程替换的重要工具。它们通过替换当前进程的内存映像来执行新的程序，使得我们可以在一个进程中执行不同的程序，从而实现程序的切换和执行流程的改变。

3.将代码改成多进程版

我想进行程序替换，但我不想影响我父进程本身，这时候我们就可以把代码改成多进程版本，让子进程去进行替换，父进程进行wait就行了。

代码示例:

运行结果：

4.使用其它的替换函数，并且认识函数参数的含义

int execl(const char *path, const char *arg, ...);

path : 我们要执行程序，需要带路径（怎么找到程序，你得告诉我）（你想执行谁）

list列表：在命令中怎么执行，就这么传参（标准情况）（你想怎么执行）

int execv(const char *path, char *const argv[])
path :和上面的一样

argv：是一个指针数组，直接把参数传到数组里

用法：

int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
p：用户可以不传要执行的文件路径（但是要穿文件名），查找这个程序，系统会自动在环境变量PATH中进行查找。

用法：

int execle(const char *path, const char *arg, ...,char *const envp[]);
int execvpe(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);
这里的e：表示环境变量（environment）

上面的程序替换，我们替换的都是系统命令，可不可以替换我们自己的程序呢？

这是我们在C语言程序调用C++程序的方式

我们在C++程序中写的

编译c和c++程序运行c程序：我们成功的替换了我们自己的程序

接着谈环境变量。接上面代码：这一次我们将环境变量给了execvpe函数

我们在c++程序中接收了，命令行参数表和环境变量表并将它们打印出来了：

编译运行看一下效果：

结论：我们平时自己运行的程序，命令行参数和环境变量，是父进程通过将自己的环境变量表和命令行参数表通过，execvpe函数传递来的。而我的父进程本身就有一批环境变量！！从bash来。（我们是可以将bash的环境变量表直接传给子进程的，就不做演示了）。