Linux进程控制(进程替换）

news2024/11/16 18:38:50

目录

一、进程程序替换原理

 二、进程替换函数

三、函数实现子进程进程替换

3.1 测试函数

3.2 写时拷贝保证替换后的进程独立性

四、自我实现一个简单的 shell

五、内置命令

5.1 pwd查询路径本质

5.2 内置命令概念

5.3 自我实现shell Pro

 先见见进程替换：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>

int main()
{
    printf("the process is running...\n");
    execl("/usr/bin/ls","ls","--color=auto",NULL);//进程替换
}

一、进程程序替换原理

用fork创建子进程后执行的是和父进程相同的程序(但有可能执行不同的代码分支),子进程往往要调用一种exec函数以执行另一个程序。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并不创建新进程,所以调用exec前后该进程的id并未改变！

 二、进程替换函数

系统调用接口：

函数封装接口：

#include <unistd.h>`
int execl(const char *path, const char *arg, ...);


int execlp(const char *file, const char *arg, ...);


int execle(const char *path, const char *arg, ...,char *const envp[]);


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


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

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

可变参数：

 我们发现每个函数参数表中都有...，这代表着我们的参数列表是可变参数列表！

可变参数列表允许参数个数是动态的，想传多少就传多少，最后以NULL结尾！我们原来用的printf函数也是典型的可变参数！

三、函数实现子进程进程替换

3.1 测试函数

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/wait.h>
int main()
{
    pid_t id=fork();
    if(id==0)
    {
        printf("the child process is running...\n");
        printf("我是子进程,id=%d\n",getpid());
        sleep(1);
        //法一：execl 列表传命令
        //execl("/usr/bin/ls","ls","--color=auto",NULL);//系统命令
        //execl("./mybin","mybin",NULL);//自己编写的程序

        //法二：execlp 环境变量PATH
        //execlp("ls","ls","--color=auto",NULL);

        //法三:execv 数组传命令
        //  char* const _argv[]={
        //     "ls",
        //     "-a",
        //     "-l",
        //     "--color=auto",
        //     NULL
        // };
        //execv("/usr/bin/ls",_argv);

        //法四:execvp 二和三的组合
        //  char* const _argv[]={
        //     "ls",
        //     "-a",
        //     "-l",
        //     "--color=auto",
        //     NULL
        // };
        // execvp("ls",_argv);

        //法五:execle 获取环境变量
        extern char**environ;
        char* const _envp[]={
            "myval=666",
            NULL
        };
        putenv("myval=666");//自己设置环境变量
        execle("./mybin","mybin",NULL,environ);
        exit(-1);//进程替换失败
    }
    else if(id>0)
    {
        int status=0;
        pid_t ret=waitpid(id,&status,0);
        sleep(3);
        if(ret>0)
        printf("wait success:%d  sig code=%d  child exit code=%d\n",ret,status&0X7F,(status>>8)&0XFFFF);
    }
    else
    {
        printf("creat child process error!\n");
    }
    return 0;
}

法四结果：

法五结果：

3.2 写时拷贝保证替换后的进程独立性

💡💡

子进程程序替换前共享父进程代码！程序替换会将磁盘代码替换原代码！进程具有独立性，子进程不能直接替换共享代码而影响父进程！所以操作系统会对子进程代码进行写时拷贝！

四、自我实现一个简单的 shell

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/wait.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
#define NUM_SIEZ 1024
char Command_Line[NUM_SIEZ];
#define OPT_NUM 64
char* myargv[OPT_NUM];
#define DEBUG
int main()
{
while(1)
{
    printf("[用户名@主机名  当前路径]$ ");
    fflush(stdout);//刷新缓冲区
    char* str=fgets(Command_Line,sizeof(Command_Line)-1,stdin);//从标准输入获取字符串
    assert(str!=NULL);
    //"abcde\n" 让最后一个字符为NULL(0)！为后面命令数组结尾获取0！
    Command_Line[strlen(Command_Line)-1]=0;
#ifdef DEBUG
    //以空格为分隔单位，获取命令与命令选项！
    myargv[0]=strtok(Command_Line," ");
    int i=1;
    while(myargv[i++]=strtok(NULL," "));
#endif
    //创建子进程
    pid_t id=fork();
    if(id==0)//子进程程序替换
    {
        execvp(myargv[0],myargv);
        exit(1);//进程替换失败
    }
    else if(id>0)//父进程等待
    {
        waitpid(id,NULL,0);
    }
    else
    {
        printf("creat child process error!\n");
    }
}      
    return 0;
}

五、内置命令

问题引入：下面我们来看一看自我实现的shell 实现下面的命令：

 

5.1 pwd查询路径本质

 进程路径是可以被修改的，磁盘路径是亘古不变的！，pwd的本质是查询当前进程的工作目录！我们可以通过chdir修改工作路径！

 5.2 内置命令概念

内置命令指的是命令由父进程本身执行，不靠子进程程序替换的命令！例如 echo pwd 命令！

5.3 自我实现shell Pro

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
#include<sys/wait.h>
#include<assert.h>
#include<string.h>
#define NUM_SIEZ 1024
char Command_Line[NUM_SIEZ];
#define OPT_NUM 64
char* myargv[OPT_NUM];
//子进程返回结果
int last_sigcode=0;
int last_exit_code=0;
int main()
{
while(1)
{
    printf("[用户名@主机名  当前路径]$ ");
    fflush(stdout);
    char* str=fgets(Command_Line,sizeof(Command_Line)-1,stdin);//从标准输入获取字符串
    assert(str!=NULL);
    //"abcde\n" 让最后一个字符为NULL(0)！为后面命令数组结尾获取0！
    Command_Line[strlen(Command_Line)-1]=0;

    //以空格为分隔单位，获取命令与命令选项！
    myargv[0]=strtok(Command_Line," ");
    int i=1;
    //文件带上标识颜色
    if(strcmp(myargv[0],"ls")==0)
    {
        myargv[i++]="--color=auto";
    }
    
    while(myargv[i++]=strtok(NULL," "));
    if(myargv[0]!=NULL && myargv[1]!=NULL && strcmp(myargv[0],"cd")==0)
    {
        chdir(myargv[1]);//改变父进程程序路径
        continue;//内置命令，直接结束
    }
    if(myargv[0]!=NULL && myargv[1]!=NULL && strcmp(myargv[0],"echo")==0)
    {
        if(strcmp(myargv[1],"$?")==0)//获取上一次进程结果
        {
            printf("sigcode=%d exit_code=%d\n",last_sigcode,last_exit_code);
            continue;
        }
        else
        {
            printf("%s\n",myargv[1]);
            last_exit_code=0;
            last_sigcode=0;
            continue;
        }
    }
    //创建子进程
    pid_t id=fork();
    if(id==0)
    {
        execvp(myargv[0],myargv);
        exit(1);//进程替换失败
    }
    else if(id>0)
    {
        int status=0;
        int ret=waitpid(id,&status,0);
        assert(ret>0);
        last_sigcode=status&0X7F;
        last_exit_code=(status>>8)&0XFF;
    }
    else
    {
        printf("creat child process error!\n");
    }
}      
    return 0;
}

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