进程控制(二)
2015-11-24 10:09
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exec函数
一、简介
Linux使用exec函数来执行新的程序,以新的子进程来完全代替原有的进程1)函数原型
在linux中,并不存在exec()函数,exec指的是一组函数,一共有6个,分别是:#include <unistd.h> int execl(const char *pathname,const char *arg,...); int execlp(const char *filename,const char *arg,...); int execle(const char *pathname,const char *arg,...,char *const envp[]); int execv(const char *pathname,char *const argv[]); int execvp(const char *filename,char *const argv[]); int execve(const char *pathname,char *const argv[],char *const envp[]);
其中只有execve是真正意义上的系统调用,其它都是在此基础上经过包装的库函数
exec函数族的作用是根据指定的文件名找到可执行文件,并用它来取代调用进程的内容。这里的可执行文件既可以是二进制文件,也可以是任何Linux下可执行的脚本文件。
2)函数解析
函数名与参数的关系:
(1)这6个函数都以exec开头(表示属于exec函数组),前3个函数接着字母l,后3个接着字母v,我的理解是l表示list(列举参数),v表示vector(参数向量表)。(2)它们的区别在于,execv开头的函数是以"char *argv[]"(vector)形式传递命令行参数,而execl开头的函数采用了罗列(list)的方式,把参数一个一个列出来,然后以一个NULL表示结束。这里的NULL的作用和argv数组里的NULL作用是一样的。
(3)字母p是指在环境变量PATH的目录里去查找要执行的可执行文件。
除 execlp和execvp两个以p结尾的函数,之外的4个函数都要求,它们的第1个参数path必须是一个完整的路径,如"/bin/ls";
而execlp和execvp 的第1个参数file可以仅仅只是一个文件名,如"ls",这两个函数可以自动到环境变量PATH指定的目录里去查找。
(4)字母e是指给可执行文件指定环境变量。
在全部6个函数中,只有execle和execve使用了char *envp[]传递环境变量;
其它的4个函数都没有这个参数,这并不意味着它们不传递环境变量,这4个函数将把默认的环境变量不做任何修改地传给被执行的应用程序。而execle和execve用指定的环境变量去替代默认的那些。
返回值:
(1)与一般情况不同,exec函数族的函数执行成功后不会返回。因为调用进程的实体,包括代码段、数据段和堆栈等都已经被新的内容取代,只有进程ID等一些表面上的信息仍保持原样。
(2)调用失败时,会设置errno并返回-1,然后从原程序的调用点接着往下执行。
(3)与其他系统调用比起来,exec很容易失败,被执行文件的位置,权限等很多因素都能导致调用失败。因此,使用exec函数族时,一定要加错误判断语句。
最常见的错误:
找不到文件或路径,此时errno被设置为ENOENT;
数组argv和envp忘记用NULL结束,此时errno被设置为EFAULT;
没有对要执行文件的运行权限,此时errno被设置为EACCES。
二、应用
(1)如果一个进程想执行另一个程序,它就可以fork或vfork出一个新进程,然后调用任何一个exec函数。(2)为此,Linux还专门对fork作了优化:
通常fork会将调用进程的所有内容原封不动的拷贝到新产生的子进程中去,这些拷贝的动作很费时间,而如果fork完之后我们马上就调用exec,那这些辛辛苦苦拷贝来的东西就会被立刻抹掉,这看起来非常不划算,于是人们设计了一种"写时复制(copy-on-write)" 技术,使得fork结束后并不立刻复制父进程的内容到子进程,而是到了真正使用时才复制,这样如果下一条语句是exec,它就不会作无用功了。其实"写时 复制"还是有复制,进程的mm结构、页表都还是被复制了("写时复制"也必须由这些信息来支撑。否则内核捕捉到CPU访存异常,怎么区分 这是“写时复制”引起的,还是真正的越权访问呢?)。
(3)而vfork就把事情做绝了,所有有关于内存的东西都不复制了,父子进程的内存是完全共享的。 但是这样一来又有问题了,虽然用户程序可以设计很多方法来避免父子进程间的访存冲突。但是关键的一点,父子进程共用着栈,这可不由用户程序控制。一个进程进行了关于函数调用或返回的操作,则另一个进程的调用栈(实际上就是同一个栈)也被影响了。这样的程序没法运行下去。所以,vfork有个限制,子进程生成后,父进程在vfork中被内核挂起,直到子进程有了自己的内存空间(exec)或退出(_exit)**。并且, 在此之前,子进程不能从调用vfork的函数中返回(同时,不能修改栈上变量、不能继续调用除_exit或exec系列之外的函数,否则父进程的数据可能被改写)。
(4)尽管限制很多,vfork后马上exec效率会比fork高不少。
一个关于exec函数族的应用的例子,exec_example.c所示:
#include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <stdio.h> int main(void) { char *envp[] = {"PATH=/tmp","USER=root","STATUS=testing",NULL}; char *argv_execv[]={"echo","executed by execv",NULL}; char *argv_execvp[]={"echo","executed by execvp",NULL}; char *argv_execve[]={"env",NULL}; if(fork()==0) { if(execl("/bin/echo","echo","executed by execl",NULL)) perror("Err on execl"); } if(fork()==0) { if(execlp("echo","echo","exected by execlp",NULL)) perror("Error on execlp"); } if(fork()==0) { if(execle("/usr/bin/env","env",NULL,envp)) error("Error on execle"); } if(fork()==0) { if(execv("/bin/echo",argv_execv)) perror("Error on execv"); } if(fork()==0) { if(execvp("echo",argv_execvp)) perror("Error on execvp"); } if(fork()==0) { if(execve("/usr/bin/env",argv_execve,envp)) perror("Error on execve"); } return 0; } hyx@hyx-virtual-machine:~/test$ executed by execl executed by execvp PATH=/tmp USER=root STATUS=testing executed by execv PATH=/tmp USER=root STATUS=testing exected by execlp
由于各个子进程执行的顺序无法控制,所以有可能出现一个比较混乱的输出——各子进程打印的结果交杂在一起,而不是严格按照程序中列出的次序。若将程序中fork都改为vfork,则各个exec执行的顺序将按序执行。
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