Linux的学习之路：13、进程替代

摘要

本章主要是说一下进程替代用到的函数exec以及自己实现的简易shell

摘要

一、进程程序替换

1、替换原理

2 、替换函数

3、函数解释与命令理解

4、代码演示

1、execl

2、execv

3、execlp

4、execvp

二、简易的myshell

三、代码

myshell

exec

一、进程程序替换

1、替换原理

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函数以执行另一个程序。当进程调用一种exec函数时,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。调用exec并不创建新进程,所以调用exec前后该进程的id并未改变。

也就是说可以利用一个函数进行控制另外一个函数，就像可以利用c语言写一个程序从而控制c++的程序，c++的写法也不需要我会，只需要给一个参数的传递，c++那边用自己的语法进行去编写就可以利用c语言进行控制了。

2 、替换函数

其实有六种以exec开头的函数,统称exec函数，这里是直接利用man指令进行查看，这里我是使用man 3 exec进行查看，但是刚开始我没有找到，然后发现是因为没有安装库函数包，下面这行代码是进行安装的。

sudo yum install man-pages

3、函数解释与命令理解

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。

命名理解如下：

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

4、代码演示

1、execl

如上方函数的execl的使用如下方代码所示就是，个人上方手册查到的函数用法，execl就是需要绝对路径去进行访问使用，也就是环境变量，然后后面是指令使用，这里是利用ls指令进行演示的，

  1 #include <stdio.h>                                                                                                                                                                                            2 #include <stdlib.h>3 #include <unistd.h>4 #include <sys/wait.h>5 6 int main()7 {8     pid_t id=fork();9     if(id==0)10     {   //子进程11         printf("子进程开始运行,pid:%d\n",getpid());12         sleep(1);13         execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l",NULL);14         exit(1);15     }16     else17     {   //父进程18         printf("父进程开始运行,pid:%d\n",getpid());19         int status=0;20         pid_t id=waitpid(-1,&status,0);//阻塞等待，等到子进程死去，得到他的错误码21         if(id>0)22         {23             printf("wait success,exit code:%d\n",WEXITSTATUS(status));24         }25     }26     return 0;27 }
~

2、execv

这个函数后面是可以利用数组进行访问这个这个命令的指令，也就是可以用数组进行匹配使用。

 8 int main()9 {10     pid_t id=fork();11     if(id==0)12     {   //子进程13         printf("子进程开始运行,pid:%d\n",getpid());14         sleep(1);15         char *const _argv[NUM]=                                                                                                                                                                               16         {17             (char*)"-ls",18             (char*)"-a",19             (char*)"-l",20             NULL21         };22        // execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l",NULL);23         execv("/usr/bin/ls",_argv);24         exit(1);25     }26     else27     {   //父进程28         printf("父进程开始运行,pid:%d\n",getpid());29         int status=0;                                                                  30         pid_t id=waitpid(-1,&status,0);//阻塞等待，等到子进程死去，得到他的错误码31         if(id>0)                        32         {          33             printf("wait success,exit code:%d\n",WEXITSTATUS(status));34         }                            35     }                  36     return 0;                           37 }                      
~

3、execlp

下方这块代码和execl使用方式差不多，但是有一点不同，就是环境变量的寻找这个不需要绝对路径。

 int main()9 {10     pid_t id=fork();11     if(id==0)12     {   //子进程13         printf("子进程开始运行,pid:%d\n",getpid());14         sleep(1);
W> 15         char *const _argv[NUM]=16         {17             (char*)"-ls",18             (char*)"-a",19             (char*)"-l",20             NULL21         };22        //execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l",NULL);23         execlp("ls","ls","-a","-l",NULL);24         //execv("/usr/bin/ls",_argv);                                                                                                                                                                       25         exit(1);26     }27     else28     {   //父进程29         printf("父进程开始运行,pid:%d\n",getpid());                                  30         int status=0;                             31         pid_t id=waitpid(-1,&status,0);//阻塞等待，等到子进程死去，得到他的错误码32         if(id>0) 33         {                                   34             printf("wait success,exit code:%d\n",WEXITSTATUS(status));35         }            36     }                                 37     return 0;        38 }

4、execvp

这里和上面execl差不多，但是也只需要相对路径就可以了，这里就演示了四个，后面两个用法就是按照手册进行更改就可以了。

8 int main()9 {10     pid_t id=fork();11     if(id==0)12     {   //子进程13         printf("子进程开始运行,pid:%d\n",getpid());14         sleep(1);15         char *const _argv[NUM]=16         {17             (char*)"-ls",18             (char*)"-a",19             (char*)"-l",20             NULL21         };22         //execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l",NULL);23         //execlp("ls","ls","-a","-l",NULL);24         //execv("/usr/bin/ls",_argv);25         execvp("ls",_argv);                                                                                                                                                                                   26         exit(1);27     }28     else   29     {   //父进程                                                                       30         printf("父进程开始运行,pid:%d\n",getpid()); 31         int status=0;                   32         pid_t id=waitpid(-1,&status,0);//阻塞等待，等到子进程死去，得到他的错误码33         if(id>0)                              34         {                            35             printf("wait success,exit code:%d\n",WEXITSTATUS(status));36         }                               37     }                  38     return 0;39 }

二、简易的myshell

这里将实现一个简易的shell，shell读取新的一行输入，建立一个新的进程，在这个进程中运行程序并等待这个进程结束。所以要写一个shell，需要循环以下过程:

1. 获取命令行

2. 解析命令行

3. 建立一个子进程（fork）

4. 替换子进程（execvp）

5. 父进程等待子进程退出（wait）

从而就可以拆分出下面几步

1. 打印出提示信息

2. 获取用户的键盘输入[输入的是各种指令和选项: "ls -a -l -i"]

3. 命令行字符串解析："ls -a -l -i" -> "ls" "-a" "-i"（这里完全可以利用strtok这个函数进行拆分字符串）

4. TODO,内置命令, 让父进程（shell）自己执行的命令，我们叫做内置命令，内建命令

5. fork()

也就是对应上面的五个过程，代码如下测试如下。

#include <stdio.h>2 #include <stdlib.h>3 #include <unistd.h>4 #include <sys/wait.h>5 #include <string.h>6 #include <sys/types.h>7 8 #define NUM 10249 #define SIZE 3210 #define SEP " "11 12 char cmd_line[NUM];13 char* g_argv[SIZE];14 15 int main()16 {17     while(1)18     {   //1、打印出信息提示19         printf("[root@localhost myshell]#");20         fflush(stdout);21         memset(cmd_line,'\0',sizeof cmd_line);22         //2、获取从键盘输入的各种数据23         if(fgets(cmd_line,sizeof cmd_line,stdin)==NULL)24         {25             continue;26         }27         cmd_line[strlen(cmd_line)-1]='\0';28         //3、命令字符串进行解析29         g_argv[0]=strtok(cmd_line,SEP);//第一调用，需要首先获取原始字符串30         int index=1;31         if(strcmp(g_argv[0], "ls") == 0)32         {
W> 33             g_argv[index++] = "--color=auto";34         }35         if(strcmp(g_argv[0], "ll") == 0)36         {
W> 37             g_argv[0] = "ls";
W> 38             g_argv[index++] = "-l";
W> 39             g_argv[index++] = "--color=auto";40         }
W> 41         while(g_argv[index++]=strtok(NULL,SEP));42         if(strcmp(g_argv[0], "cd") == 0) //not child execute, father execute                                                                                                                                43         {44             if(g_argv[1] != NULL) chdir(g_argv[1]); //cd path, cd ..45 46             continue;47         }48           pid_t id=fork();49         if(id==0)50         {51             printf("下面功能让子进程进程的\n");52             execvp(g_argv[0],g_argv);53             exit(1);54         }55         int status=0;56         pid_t ret=waitpid(id,&status,0);57         if(ret>0)printf("exit code:%d\n",WEXITSTATUS(status));58         59     }60     return 0;61 62 }

三、代码

myshell

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <string.h>
#include <sys/types.h>#define NUM 1024
#define SIZE 32
#define SEP " "char cmd_line[NUM];
char* g_argv[SIZE];int main()
{while(1){   //1、打印出信息提示printf("[root@localhost myshell]#");fflush(stdout);memset(cmd_line,'\0',sizeof cmd_line);//2、获取从键盘输入的各种数据if(fgets(cmd_line,sizeof cmd_line,stdin)==NULL){continue;}cmd_line[strlen(cmd_line)-1]='\0';//3、命令字符串进行解析g_argv[0]=strtok(cmd_line,SEP);//第一调用，需要首先获取原始字符串int index=1;if(strcmp(g_argv[0], "ls") == 0){g_argv[index++] = "--color=auto";}if(strcmp(g_argv[0], "ll") == 0){g_argv[0] = "ls";g_argv[index++] = "-l";g_argv[index++] = "--color=auto";}while(g_argv[index++]=strtok(NULL,SEP));if(strcmp(g_argv[2], "cd") == 0) //not child execute, father execute{if(g_argv[1] != NULL) chdir(g_argv[1]); //cd path, cd ..continue;}pid_t id=fork();if(id==0){printf("下面功能让子进程进程的\n");execvp(g_argv[0],g_argv);exit(1);}int status=0;pid_t ret=waitpid(id,&status,0);if(ret>0)printf("exit code:%d\n",WEXITSTATUS(status));}return 0;}

exec

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>#define NUM 10int main()
{pid_t id=fork();if(id==0){   //子进程printf("子进程开始运行,pid:%d\n",getpid());sleep(1);char *const _argv[NUM]={(char*)"-ls",(char*)"-a",(char*)"-l",NULL};//execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l",NULL);//execlp("ls","ls","-a","-l",NULL);//execv("/usr/bin/ls",_argv);execvp("ls",_argv);exit(1);}else {   //父进程printf("父进程开始运行,pid:%d\n",getpid());int status=0;pid_t id=waitpid(-1,&status,0);//阻塞等待，等到子进程死去，得到他的错误码if(id>0){printf("wait success,exit code:%d\n",WEXITSTATUS(status));}}return 0;
}