Linux-程序替换

🌎进程控制【下】

文章目录：

进程控制

execl接口介绍

多进程版本程序替换

其他exec接口

接口介绍
替换本地程序

总结

前言：

在Linux系统中，进程程序替换是一种重要的操作，通过进程程序替换，程序可以更新自己的代码和数据，让进程富有动态性和灵活性，话不多说，开始今天的话题。

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🚀execl接口介绍

我们的程序只能执行该程序自己的代码，这是众所周知的，但是今天，我想要创建一个子进程来执行别的文件的代码是否可行呢？

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在Linux下是可实现的，因为Linux给我们提供了对应的接口：

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这些接口支持我们程序在运行的过程中进行程序替换，从而执行到自己想执行的程序。

int execl(const char* path, const char* arg, ...) :

path ：表示带路径文件名的字符串，从而搜索到对应的文件
arg, ...：表示可变参数列表，参数不确定，可传入一个或多个
最后必须以NULL结尾。

首先第一个接口，以下面代码来理解：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h> 
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/types.h>int main()
{printf("I am a process, pid: %d\n", getpid());printf("exec begin...\n");execl("/usr/bin/ls", "ls", "-a", "-l", NULL); //程序替换，可变参数printf("exec end  ...\n");return 0;
}

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能够清晰观察到，在begin之后，程序被替换为了ls 指令，并且选项为 -al，执行程序，发现运行成功了，但是仔细观察之后，在execl之后的printf并没有起作用。

结论1：

程序在执行完exec* 的接口之后，是不会再执行后续的代码了，因为后续代码已经被替换。

从man手册里有exec* 接口返回值的描述：

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结论2：

exec* 只有失败有返回值，为-1。成功就是成功替换了，所以没返回值。

替换完成后是属于创建了新的进程还是旧的进程不变呢？我们不妨做个测试：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h> 
#include<unistd.h>
#include<sys/wait.h>
#include<sys/types.h>int main()
{printf("I am a process, pid: %d\n", getpid());printf("exec begin...\n");sleep(5);execl("/usr/bin/top", "top", NULL); printf("exec end  ...\n");return 0;
}

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虽然在替换之后进程的名字变了，但是前后两次的pid并没有变化。

结论3：

进程替换并不会创建新的程序，依旧是原来进程的pid。

🚀多进程版本程序替换

通过之前的学习，我们知道进程之间相互独立，那么我们就可以创建一个子进程，让其来执行程序替换，而父进程回收结果：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>int main()
{printf("I am a process, pid: %d\n", getpid());pid_t id = fork();if(id == 0){sleep(3);printf("exec begin...\n");execl("usr/bin/ls", "ls", "-a", "-l", NULL);printf("exec end  ...\n");exit(1);}pid_t rid = waitpid(id, NULL, 0);if(rid > 0){printf("wait success\n");}exit(1);
}

运行之后，就可以让子进程执行程序替换，并且父进程回收子进程的资源。

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我们来思考一个问题：程序替换为什么对父进程没有影响？这是因为，进程具有独立性，在程序替换的时候发生写时拷贝。

🚀其他exec接口

✈️接口介绍

我们通过man手册查询exec*接口，发现不止一个接口，还有六个接口：

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我们需要了解这七个接口的含义以及用法，但是在这里我不会全部一一列举，因为有些接口是类似的，这些类似的接口我只需要说一个就够了。

首先，这些接口中带有 ‘p’ 字符的接口都有 path 这个参数，实际上这个参数的意义是：

PATH：并不需要告诉系统程序的具体位置，只需要告诉系统程序的名称，系统在进行替换的时候，会自动在PATH环境变量中去查找。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>int main()
{printf("I am a process, pid: %d\n", getpid());pid_t id = fork();if(id == 0){sleep(3);printf("exec begin...\n");execlp("ls", "ls", "-a", "-l", NULL);//使用带有'p'的接口printf("exec end  ...\n");exit(1);}pid_t rid = waitpid(id, NULL, 0);if(rid > 0){printf("wait success\n");}exit(1);
}

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使用带 ‘p’ 字符的接口，就不需要带替换程序的路径了，只需要替换程序的名字，在OS中会 依照PATH环境变量来寻找该程序。

下面就是带有 ‘v’ 字符的接口，实际上这个v 在参数里表示的是 const char* argv[]，我们在main函数里面是见过的，也就是 命令行参数表。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>int main()
{printf("I am a process, pid: %d\n", getpid());pid_t id = fork();if(id == 0){char *const argv[] = {(char*)"ls",(char*)"-a",(char*)"-l"};sleep(3);printf("exec begin...\n");execv("/usr/bin/ls", argv);//带有 'v' 字符的接口printf("exec end  ...\n");exit(1);}pid_t rid = waitpid(id, NULL, 0);if(rid > 0){printf("wait success\n");}exit(1);
}

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最开始我们也见过带有 ‘l’ 字符的接口，它表示的是 list，也就是列表，把需要执行的命令和参数全部放在接口内。

那么带 ‘vp’ 的其实就是传程序名，以及参数列表即可：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>int main()
{printf("I am a process, pid: %d\n", getpid());pid_t id = fork();if(id == 0){char *const argv[] = {(char*)"ls",(char*)"-a",(char*)"-l"};sleep(3);printf("exec begin...\n");execvp("ls", argv);//带 'vp' 的接口printf("exec end  ...\n");exit(1);}pid_t rid = waitpid(id, NULL, 0);if(rid > 0){printf("wait success\n");}exit(1);
}

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✈️替换本地程序

我们前面的程序替换全部都是使用系统提供好的程序，我们使用自己写的程序该当何如？

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>int main(int argc, const char* argv[])
{for(int i = 0; argv[i]; ++i){printf("argv[%d]:%s\n", i, argv[i]);}printf("I'm test process!\n");printf("I'm test process!\n");printf("I'm test process!\n");printf("I'm test process!\n");printf("I'm test process!\n");return 0;
}

此时我们使用之前学习的make语法已经行不通了，因为无论怎样，只能编译过一个，今天我们来看点别的：

.PHONY:all#由依赖关系无依赖方法
all:myprocess mytest mytest:mytest.cgcc -o $@ $^ -g -std=c99 
mybin:mybin.cgcc -o $@ $^ -g -std=c99.PHONY:clean
clean:rm -f mybin mytest

在需要生成多个文件之前使用 .PHONY，加上依赖关系，但是不需要依赖方法，这样就能 根据依赖关系 从前到后依次 生成可执行文件。

那么现在我mybin.c文件的子进程要替换 mytest 程序，我们可以这么写：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>int main()
{printf("I am a process, pid: %d\n", getpid());pid_t id = fork();if(id == 0){ //child processsleep(1);printf("exec begin...\n");execl("./mytest", "./mytest", "-a", "-b", "-c", NULL);//切换自己写的程序printf("exec end  ...\n");exit(1);}pid_t rid = waitpid(id, NULL, 0);if(rid > 0){printf("wait success\n");}exit(1);
}

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当然，这里我是用C语言调用C语言程序，但是我们可以调用其他语言吗？答案是 可以调用 其他语言写的程序。

这是因为：不论什么语言，运行之后都是进程，只要是进程就都能在Linux下运行！

我们修改test文件，让其打印系统环境变量表：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>int main(int argc, const char* argv[], const char
{for(int i = 0; env[i]; ++i){printf("env[%d]:%s\n", i, env[i]);}return 0;
}

此时再使用程序替换，让子进程执行这段代码，父进程等待子进程资源回收：

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我们也可以使用系统变量 environ，来获取环境变量：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>int main()
{extern char **environ;for(int i = 0; environ[i]; ++i){printf("env[%d]:%s\n", i, environ[i]);}return 0;
}