进程替换

进程替换是什么？

如下图所示：

进程替换就是，把进程B的代码和数据，替换正在执行的进程A的代码和数据在内存中的位置（若代码数据过多可能会改变页表），但进程A的整体部分不发生任何改变（task_struct、A进程地址空间等等）

其实就是用A进程的壳子执行B进程程序，不改变A进程的任何东西，只改变页表物理地址部分和内存中的数据和代码，不创建任何新的进程，并且子进程也不会退出。

替换的方法

一般用到以下六种函数

#include <unistd.h>
int exec l(const char path, const char arg, …);
int exec lp(const char file, const char arg, …);
int exec le(const char path, const char arg, …,char *const envp[]);
int exec v(const char path, char const argv[]);
int exec vp(const char file, char const argv[]);
int exec ve(const char path, char const argv[], char *const envp[]);

命名后缀：

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

程序运行时的环境变量信息(函数不会给你自动继承父进程的环境变量，需要手动设置)

返回值：

若替换失败则返回-1，但其实可以不用检查返回值因为：

调用成功一定执行替换的程序
调用失败一定执行原本的程序
int execl(const char *path, const char *arg, …);

void test1()    
{    
pid_t id = fork();    
if(id == 0)    
{    
printf("你好\n");    

  /*********************************************开始替换******************************************/
    execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l","-i",NULL);   
  //你要执行谁，想怎么执行（在命令行怎么执行就怎么执行），可变参数列表以NULL结尾
  //或者想要执行自己的程序 execl("./当前路径或者 /.../...绝对路径","可执行程序名",NULL);
  /*********************************************替换完成/失败******************************************/
  
  printf("hello\n");    
  }    
  sleep(1);    
printf("child exchange succeed\n");     
}

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

void test2()
{
  pid_t id = fork();
  if(id == 0)
  {
    char* argv[] = {"ls","-a","-i","-l",NULL};//就是把可变参数列表以数组的形式传给execv
    printf("exchange test2--->:\n");
/*********************************************开始替换******************************************/
    execv("/usr/bin/ls",argv);
/*********************************************替换完成/失败******************************************/
    printf("exchange fail\n");
  }
  sleep(1);
  printf("exchange succeed\n");
}

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

void test3()
{
  pid_t id = fork();
  if(id == 0)
  {
    printf("exchange test3---->\n");
/*********************************************开始替换******************************************/
    execlp("ls","ls","-l","-a","-i",NULL);
    // 第一个你要执行的是谁但不用带路径，path会根据这个程序名去自动搜索它在什么位置，第二个是要怎么执行
/*********************************************替换完成/失败******************************************/
    printf("exchange fail\n");
  }
  sleep(1);
  printf("exchange succeed\n");

}

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

void test4()
{
  pid_t id = fork();
  if(id == 0)
  {
    printf("exchange test4---->\n");
    char* argv[] = {"ls","-a","-l","-i",NULL};
/*********************************************开始替换******************************************/
    execvp("ls",argv); 
    //第一个参数告诉path要执行的程序他会自动去找路径，第二个参数从可变参数列表变为自定义数组
/*********************************************替换完成/失败******************************************/
    printf("exchange fail\n");
  }
  sleep(1);
  printf("exchange succeed\n");
}

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

void test5()
{
  pid_t id = fork();
  if(id == 0)
  {
    printf("exchange test5---->\n");
/*********************************************开始替换******************************************/
    char* env[] = {"my_env=hello",NULL};
    execle("./print","print",NULL,env);
    //最后一个参数env指定了新程序的环境列表。参数env对应于新程序的environ数组
    //传递自己的环境变量给print
/*********************************************替换完成/失败******************************************/
    printf("exchange fail\n");
  }
  sleep(1);
  printf("exchange succeed\n");

}

int main()
{
  extern char** environ;
  for(int i = 0;environ[i];i++)
  {
    if(environ[i] == "PATH")
      continue;//path显示的太多，这里屏蔽掉
    printf("%s\n",environ[i]);

  }

  return 0;
}

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

void test6()
{
  pid_t id = fork();
  if(id == 0)
  {
    printf("exchange test5---->\n");
/*********************************************开始替换******************************************/
    char* argv[] = {"print",NULL};
    char* env[] = {"my_env=hello",NULL};
    execve("./print",argv,env);
/*********************************************替换完成/失败******************************************/
    printf("exchange fail\n");
  }
  sleep(1);
  printf("exchange succeed\n");

}

int main()
{
  extern char** environ;
  for(int i = 0;environ[i];i++)
  {
    if(environ[i] == "PATH")
      continue;
    printf("%s\n",environ[i]);

  }

  return 0;
}

可以看出所有的函数都是在execve基础上封装的

进程替换

子进程需要替父进程执行一些任务就需要进程替换
进程替换只替换子进程在内存中的代码和数据，以及页表物理地址部分
进程替换不会创建新进程，不会退出子进程
虽然父子代码是共享的，但是进程替换会更改内存的代码和数据，所以要发生写实拷贝
fork创建子进程后，在代码中exec…只会替换子进程，因为进程具有独立性

程序替换的本质是把程序的代码数据加载到指定进程的上下文中

简易shell模拟

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>
#include <string.h>

void myshell()
{
  char command[128];
  char* argv[64];
  while(1)
  {
    command[0] = 0;
    printf("[awd@VM-16-4-centos myshell]----->");	//打印前缀	
    fflush(stdout);									//刷新缓冲区
   
    fgets(command,128,stdin);						//输入命令
    command[strlen(command) - 1] = 0;				//先当作整个字符串存入command，-1是除去\n
    //fflush(stdout);									
    //printf("%s\n",command);验证


    const  char* set = " ";							//设置分隔符
    argv[0] = strtok(command,set);					//把字符串拆解成指令
    int i = 1;								
    while( argv[i] = strtok(NULL,set) )				//类似strcpy，赋值到NULL退出
      i++;
    /*for(int j = 0;j < i;j++)
      printf("%s\n",argv[j]);验证*/


    if(strcmp(argv[0],"cd") == 0)					//在子进程cd影响的只是子进程，所以要再父进程处理
    {
      if(argv[1])
        chdir(argv[1]);
      continue;
    }
       
       
					
     if(fork() == 0)								 //创建子进程
     {
       execvp(argv[0],argv);						 //替父进程执行这些指令
       exit(1);								     	 //若执行到这说明替换失败，设置退出码为1
     }

							
        
    waitpid(-1,NULL,0);								//等待任意一个子进程结束
    int status = 0;
    if(strcmp(argv[0],"echo") == 0 && strcmp(argv[1],"$?") == 0)	//打印退出码和终止信号
      printf("exit code:%d ,exit signal:%d \n",WEXITSTATUS(status),WTERMSIG(status));


  }

}

int main()
{
  myshell();
  return 0;
}