Linux 【进程替换】详细讲解

替换原理

进程是由PCB和内核数据结构以及进程的代码和数据形成

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 函数来进行进程替换 ,对子进程进行替换由于原先子进程与父进程使用的是同一物理内存空间，此时对子进程进行替换会发生写时拷贝，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，那么这是子进程和父进程在各方面就完全独立开了。调用 exec 并不创建新进程 , 所以调用 exec 前后该进程的p id 并未改变。

替换函数

其实有六种以 exec 开头的函数 , 统称 exec 函数：

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

函数解释

● 这些函数如果调用成功则加载新的程序从启动代码开始执行 , 不再返回。

● 如果调用出错则返回 -1

● 所以 exec 函数只有出错的返回值而没有成功的返回值。

命名理解

这些函数原型看起来很容易混 , 但只要掌握了规律就很好记。

● 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

exec 调用举例如下 :

#include <unistd.h>
int main()
{
	char* const argv[] = { "ps", "-ef", NULL };
	char* const envp[] = { "PATH=/bin:/usr/bin", "TERM=console", NULL };
	execl("/bin/ps", "ps", "-ef", NULL);
	// 带p的，可以使用环境变量PATH，无需写全路径
	execlp("ps", "ps", "-ef", NULL);
	// 带e的，需要自己组装环境变量
	execle("ps", "ps", "-ef", NULL, envp);
	execv("/bin/ps", argv);

	// 带p的，可以使用环境变量PATH，无需写全路径
	execvp("ps", argv);
	// 带e的，需要自己组装环境变量
	execve("/bin/ps", argv, envp);
	exit(0);
}

事实上 , 只有 execve 是真正的系统调用 , 其它五个函数最终都调用 execve, 所以 execve 在 man 手册第 2 节 , 其它函数在 man 手册第 3 节。这些函数之间的关系如下图所示。

下图 exec 函数族一个完整的例子：

Linux 【进程替换】详细讲解

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