Linux中的exec族函数

exec 系列函数用于替换当前进程的用户空间代码和数据，从而执行一个新的程序。调用 exec 系列函数不会创建新的进程，但会用新程序的代码和数据替换当前进程，因此调用 exec 后，进程的 ID 保持不变，但进程的行为变为执行新的程序

exec 系列函数有六个，分别是：

execl

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

功能：使用指定的路径名执行新程序，参数一个一个列出，最后一个参数必须为 NULL 以标记结束。

execv

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

功能：使用指定的路径名执行新程序，参数以数组的形式传递。

execle

int execle(const char *path, const char *arg, ..., char *const envp[]);

功能：与 execl 类似，但可以传递环境变量数组 envp。

execve

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

功能：与 execv 类似，但可以传递环境变量数组 envp。execve 是真正的系统调用。

execlp

int execlp(const char *file, const char *arg, ...);

功能：与 execl 类似，但使用文件名 file 作为参数，当文件名中不含 / 时，会根据 PATH 环境变量寻找可执行文件。

execvp

int execvp(const char *file, char *const argv[]);

功能：与 execv 类似，但使用文件名 file 作为参数，当文件名中不含 / 时，会根据 PATH 环境变量寻找可执行文件。

函数参数解析

路径名 vs. 文件名

使用路径名的函数（如 execl, execv, execle, execve）需要明确指定可执行文件的完整路径。

使用文件名的函数（如 execlp, execvp）会根据 PATH 环境变量查找可执行文件。

参数表传递

l 表示 list：参数需要一个一个列出。

v 表示 vector：参数以数组形式传递。

环境变量

e 结尾的函数（如 execle, execve）可以传递一个环境变量数组。

没有 e 结尾的函数则继承父进程的环境变量。

代码示例

char *const ps_argv[] = {"ps", "-o", "pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm", NULL};
char *const ps_envp[] = {"PATH=/bin:/usr/bin", "TERM=console", NULL};

// 使用不同的 exec 函数执行 ps 命令
execl("/bin/ps", "ps", "-o", "pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm", NULL);
execv("/bin/ps", ps_argv);
execle("/bin/ps", "ps", "-o", "pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm", NULL, ps_envp);
execve("/bin/ps", ps_argv, ps_envp);
execlp("ps", "ps", "-o", "pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm", NULL);
execvp("ps", ps_argv);

ps_argv[]:

这是一个参数数组，传递给 ps 命令，用于指定显示进程信息的格式。

"ps" 是命令名。

"-o" 是选项，用于指定自定义输出格式。

"pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm"

指定了输出的字段（进程ID、父进程ID、进程组ID、会话ID、控制终端的进程组ID、命令名）。

NULL 是数组的结束标志。

ps_envp[]:

这是一个环境变量数组，传递给 ps 命令。

"PATH=/bin:/usr/bin" 指定了查找可执行文件的路径。

"TERM=console" 设置终端类型为 console。

NULL 是数组的结束标志

execl

• 使用绝对路径 /bin/ps 执行 ps 命令。
• 参数依次为 "ps", "-o", "pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm"，最后 NULL 结束。
• 适用于知道完整路径并手动列出所有参数的情况。

execv

• 使用绝对路径 /bin/ps 执行 ps 命令。
• 参数通过数组 ps_argv[] 传递。
• 适用于需要动态构建参数列表的情况。

execle

• 与 execl 类似，但额外传递了环境变量数组 ps_envp[]。
• 适用于需要在新程序中设置特定环境变量的情况。

execve

• 与 execv 类似，但额外传递了环境变量数组 ps_envp[]。
• 这是底层的系统调用函数，通常其他 exec 函数也是调用它实现的。

execlp

• 与 execl 类似，但只提供文件名 "ps" 而非路径。
• 系统会根据 PATH 环境变量来查找 ps 的可执行文件位置。
• 适用于不想指定绝对路径、依赖系统自动查找的情况。

execvp

• 与 execv 类似，但只提供文件名 "ps" 而非路径。
• 系统会根据 PATH 环境变量来查找 ps 的可执行文件位置。

代码执行效果

在每种 exec 函数调用成功后，当前进程的用户空间代码和数据将被新的 ps 程序替换，进程会从 ps 程序的启动例程开始执行。

如果 exec 调用失败，函数会返回 -1 并设置 errno 以指示错误原因。

因为 exec 系列函数不会创建新进程，所以进程 ID 不会变化。