Linux中exec系列函数的应用

这段时间在研究linux中用户登陆和shell执行程序的原理。我们知道&＃xff0c;shell命令分为内部命令和外部命令&＃xff0c;内部命令有诸如cd,history,exit,echo等&＃xff0c;常见的外部命令有ls,ping,netstat等&＃xff0c;通过type命令可以查看一个命令是内部命令还是外部命令。当执行的命令是一个内部命令是&＃xff0c;shell直接执行&＃xff1b;那么shell是如何执行一个外部命令的呢&＃xff1f;

Shell本身也是一个程序&＃xff0c;程序之间调用的方式也有很多&＃xff0c;例如popen&＃xff0c;但shell成功的执行一个外部命令&＃xff0c;要满足以下条件&＃xff1a;
1&＃xff0c;首先是shell能调用这个程序&＃xff0c;这个是必须的前提。
2&＃xff0c;第二是shell必须要等待外部程序执行完毕才能返回。
3&＃xff0c;第三是外部程序执行时&＃xff0c;shell必须要把所有的执行权限交给外部命令&＃xff0c;且外部命令需要继承shell的状态&＃xff0c;如当前工作目录&＃xff0c;控制终端&＃xff0c;根目录等等。

实际上在linux中&＃xff0c;shell执行外部命令都是以子进程的方式执行&＃xff0c;在通过pstree看到linux的进程树&＃xff0c;如下&＃xff1a;

可以看到pstree属于bash的子进程。那么&＃xff0c;shell执行外部命令的原理是什么呢&＃xff1f;
当shell执行一个外部命令是&＃xff0c;第一步是fork出一个子进程&＃xff0c;shell获取传递进来的参数&＃xff0c;然后子进程调用一种exec函数执行另一个程序&＃xff0c;子进程执行的程序完全替换为新程序&＃xff0c;因为exec不创建新的进程&＃xff0c;所以前后的进程ID不会改变。下面代码可以用来模拟shell执行外部程序&＃xff1a;

把此文件保存为ba&＃xff0c;增加执行权限&＃xff0c;然后运行./ba ping www.hitoy.org&＃xff0c;程序执行正常&＃xff0c;运行pstree&＃xff0c;发现有python产生一个ping的子程序。

Linux上&＃xff0c;一个程序调用另外程序经常会采用这种先fork然后exec的方式。再来看一下exec,exec是linux上的一组函数&＃xff0c;一共有6个&＃xff0c;如下&＃xff1a;

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

需要注意的是&＃xff0c;上面的函数中&＃xff0c;第一个参数path必须为路径名&＃xff0c;filename可以是路径名也可以是文件名&＃xff0c;当为文件名时&＃xff0c;系统会在PATH环境变量中查找这个文件。另外一点需要注意的是&＃xff0c;传递的arg值&＃xff0c;必须从第0个参数开始都传递&＃xff0c;也就是必须连同cmdline一起把所有参数传递给这个函数。