文章目录
- exec系列函数
- execl
- execlp和execle
- execv系列函数
- bash的模拟实现
- 实现思路
- 完整代码
- 其他问题
在学习进程的时候，我们想fork一个子进程，然后就可以给他布置任务了
但是如果我们分成两个人开发，父子进程分别负责不同的任务，等待开发完成之后除了合并项目或者复制粘贴还有更好的办法吗
其实是有的，当子进程被创建后不想执行父进程代码时，就需要用到程序替换
主要是exec系列函数的用法
exec系列函数
这里一共有六个函数，但是是同一个系列的，也有一定的规律，如果他们替换失败了，返回值都是-1
execl
这是里面最简单的函数，他的函数有两个，第一个是执行的程序路径，之后的是参数包，表示如何执行该程序
可以理解为前一个是环境变量，后一个是程序指令，只不过按单词分开，具体使用是这样的
例如
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
printf("程序替换\n");
int n = execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l",NULL);
if(n==-1)
{
perror("execl");
}
printf("程序替换\n");
return 0;
}
结果是这样的，我们发现执行完execl之后执行了ls命令，而最后的输出命令却没有执行
说明execl之后，当前进程的代码和数据就和之前完全完全替换了，未执行的代码也会直接替换
execl的l是list的意思，其实就是要把执行程序的路径列举出来
execlp和execle
execlp的调用如下
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
printf("程序替换\n");
int n = execlp("ls","-l",NULL);
if(n==-1)
{
perror("execlp");
}
printf("程序替换\n");
return 0;
}
这里我们可以发现execlp函数可以不用加路径，这其实是因为他可以自动检索环境变量，p的含义就是PATH
execle的调用如下
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
const char* _env[]={"MY_ENV=114",NULL};
printf("进行程序\n");
int n = execle("/usr/bin/ls","ls","-l",NULL,_env); // 定义一个环境变量MY_ENV=114传递给要去执行的程序
if(n==-1)
{
perror("execle");
}
printf("程序替换\n");
return 0;
}
execle可以在执行程序之前传入自己的环境变量，e是env的意思
execv系列函数
execv的v是vector的意思，也就是向量或者数组，可以理解为利用数组来传参
execv的使用如下
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
char* const set[]={"ls","-a","-l",NULL};
printf("程序替换\n");
int n = execv("/usr/bin/ls",set);
if(n==-1)
{
perror("execv");
}
printf("程序替换\n");
return 0;
}
这里的使用和上面其实差距不大，包括execvp和execvpe都是类似的，需要注意的是需要在最后加一个NULL表示数组结束
bash的模拟实现
一般情况下程序替换并非将自己进行替换，而是将fork出的子进程替换，自己来负责传达命令，回收子进程
实现思路
首先我们可以肯定的是bash是一共while死循环，因为他会不断的给我们打印提示信息
我们要模拟实现就可以自行定义其中的内容
例如
#include<stdio.h>
int main()
{
while(true)
{
// 提示信息
printf("[leaf @ MyBash]$ ");
fflush(stdout);
// ...
}
return 0;
}
在模拟实现之前我们需要梳理一下思路
bash的功能是将用户输入的字符串打散之后变成一共字符串数组，将这个字符串数组分配给子进程让他去进行程序替换，最后等待回收资源即可
这里我们可以确定的是需要保存完整的用户输入的命令行字符串，大三之后的字符串数组，之后还有一些细节进行处理
#define NUM 1000 // 一行命令最长字符数
#define SIZE 16 // 一行命令最多单词数
char input_line[NUM]; // 完整输入命令
char* line_argv[SIZE]; // 打散后的字符串数组
if(fgets(input_line, sizeof(input_line), stdin) == NULL) // fget保存到数组
continue;
input_line[strlen(input_line)-1] = '\0'; // 覆盖换行
将整个字符串打散我们可以使用strtok函数
line_argv[0] = strtoc(input_line, " "); // 第一个单词
int index = 1;
while(line_argv[index++] = strtok(NULL, " ")); // 之后的每一个单词
这样最麻烦的处理用户输入的部分就解决了，完整代码如下
完整代码
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#define NUM 1000 // 一行命令最长字符数
#define SIZE 16 // 一行命令最多单词数
char input_line[NUM]; // 完整输入命令
char* line_argv[SIZE]; // 打散后的字符串数组
int main()
{
while(1)
{
// 提示信息
printf("[leaf@MyBash]$ ");
fflush(stdout);
// 获取输入
memset(input_line, '\0', sizeof(input_line));
if(fgets(input_line, sizeof(input_line), stdin) == NULL) // fget保存到数组
continue;
input_line[strlen(input_line)-1] = '\0'; // 覆盖换行
// 处理输入
line_argv[0] = strtok(input_line, " "); // 第一个单词
int index = 1;
while(line_argv[index++] = strtok(NULL, " ")); // 之后的每一个单词
// 子进程
pid_t id = fork();
if(id == 0)
{
printf("子进程\n");
execvp(line_argv[0], line_argv);
exit(1);
}
int status = 0;
pid_t ret = waitpid(-1, &status, 0);
if(ret > 0)
printf("exit code: %d\n", WEXITSTATUS(status));
}
return 0;
}
当然如果你愿意的话也可以获取当前的目录也打印在提示信息中
其他问题
我们之前介绍过内建命令，说这种命令只能让父进程调用，例如cd命令，因为写时拷贝，子进程进了某个文件夹，对父进程是没有影响的，也只有在父进程执行才有意义
if(strcmp(line_argv[0], "cd")==0)
{
if(my_argv[1]!=NULL)
chdir(my_argv[1]); // 切换当前工作目录
continue;
}
还有例如export，kill，history都是内建命令
其实在Linux环境下，程序替换不仅可以替换C语言程序，甚至可以替换成Python程序、Java程序去执行他们的内部代码，这就变相实现了不同语言之间的联动
