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博主ID：代码小豪
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进程程序替换的主要的函数为execl系列，注意这个execl可不是windows的办公软件，而是c标准库中的函数，由于其运行原理与命令行参数和环境变量相关，因此读者在观看这篇博客时，请先补充一下命令行参数与环境变量的知识。当然博主在之前也写了一篇相关的内容。
进程程序替换
进程替换的需要用到以下的函数
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 execvpe(const char *file, char *const argv[],char *const envp[]);
excel函数
excel函数原型如下：
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
其中const char *arg, ...是可变参数列表，如果你对C标准库中的函数原型比较了解，那么这个这边参数列表你一定见过，那就是printf函数的参数，也有一个可变参数列表。
int printf(const char *format, ...);
可变参数列表的意思就是，在这个函数当中，你可以传递非定数的参数，比如可以传递一个，也可以传递多个。
博主先不将execl函数的参数到底有什么用，而是先写出使用execl的代码，再讲解它的原理。
execl函数是定义在标准库中的函数，在linux系统中，其定义在<unistd.h>头文件中，而在windows系统，其定义在<process.h>头文件中。
#include<unistd.h>
int main()
{
execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l",nullptr);
return 0;
}
我们编译并运行该程序，查看结果。
嘶，这个进程的运行结果怎么有点眼熟啊，这不是和我们在命令行中输入ls -a -l的结果一样吗？
其实这就是为什么将execl函数叫做进程程序替换，因为ls本身就是一个程序，因此运行ls -a -l时，它也就成为了一个进程，执行execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l",nullptr);就相当于将ls进程，替换了test_exec进程。
那么它的参数该如何理解呢？其中
- path代表执行的程序所在的路径，而ls的路径为/usr/bin/ls,因此传递的参数为
"/usr/bin/ls" - arg是一个可变参数列表，实际上该参数传递的是给替换的新进程的命令行参数
因此我们想要将ls -a -l指令切换到test_exec进程当中，首先我们要告诉系统我们要切换的进程的路径，即/usr/bin/ls,接着告诉进程，我们运行你时，你的命令行参数应该为“ls”,“-a”,“-l”,“nullptr”.
现在我们已经清楚execl函数该如何调用了，接下来我们要搞清楚execl函数的原理，首先当一个二进制文件变成进程，第一步是被系统加载到内存中，接着是创建该进程对应的pcb，最后是将进程放入cpu中处理。
而pcb与内存之间还存在一个页表，以划分进程的地址空间。
也就是说，cpu处理进程时，会根据页表当中的内容，来运行进程，比如该执行什么代码，什么数据要进行计算，以及数据处理的结果都会根据页表的内容来进行。因此execl函数想要达到替换进程的效果，只需要将页表中的数据内容，代码内容替换成目标进程的内容即可。
好了，现在问题有两个，一个就是excel函数的返回值代表什么，另一个则是替换出来的进程是不是新进程。
为了验证第一个问题，我们先来写如下的代码。
#include<unistd.h>
#include<iostream>
int main()
{
int n=execl("/usr/bin/ls","ls","-a","-l",nullptr);
std::cout<<"execl 函数的返回值为："<<n<<std::endl;//当execl函数结束后，输出它的返回值
return 0;
}
接着我们运行该程序。
我们惊奇的发现，当excel函数成功将ls进程替换掉test_exec进程后，它竟然不打印后续的内容了？我们明明在execl函数后面写了别的代码啊，为什么它不执行呢？
这是因为，execl函数的原理，是将原进程的代码，数据，替换成目标进程的代码，既然原进程的代码都被替换了，cpu在页表中都找不到对应的代码了，那么肯定是无法执行excel函数的后续代码的。
所以我们得出结论，execl函数如果成功执行，那么它的返回值没有任何的意义，因为保存返回值的数据，和后续的代码，都被目标进程替换了，即使它给出了返回值，我们也没有任何办法可以看到了啊。
但是执行失败的话，excel函数的返回值为-1，由于目标进程替换原进程失败了，所以页表中的内容还是原进程的内容，cpu会继续执行后续代码。要让excel函数出错也很简单，将路径写错就行了。
接着运行该代码。
这说明，excel函数的返回值其实不重要，因为想要对excel函数的返回值进行判断，首先我们需要给excel函数写上后续的判断代码，但是excel只有失败了才能执行后续的代码，因此我们也就不需要判断了，只需要在excel函数的后续写上输出信息，或者补救代码。因为只要执行了后续的函数，那么excel函数必然是失败的。
现在我们来看第二个问题，那就是替换的进程，是不是新进程？
首先，我们先写一个自己的进程，这里就不用系统的进程了。取名为exec
#include<iostream>
#include<unistd.h>
int main()
{
std::cout<<"我是替换的进程，我的pid为："<<getpid()<<std::endl;
return 0;
}
接着我们将使用execl让exec进程替换掉原进程。
#include<unistd.h>
#include<iostream>
int main()
{
std::cout<<"我是被替换的进程，我的pid："<<getpid()<<std::endl;
execl("./exec","exec",nullptr);
std::cout<<"execl函数执行失败"<<n<<std::endl;
return 0;
}
接着我们运行该进程，结果如下：
可以发现，被替换的进程，与替换的目标进程的pid一致，这是因为。其实所谓的替换进程，其实不仅仅只替换页表，其中也包括pcb，即将原进程的pcb也一起拿来用了，因此实际上替换的情况并非如上图所示，而是这样更加贴切。
因此替换进程的本质不是创建新进程，而是将原来的进程的东西，换成exec的东西，使用的pcb其实是同一个。
其他的替换函数
exec系列的函数很多，但是原理都和execl一样，只是参数不同，因此博主在此只展示用法，不再讲解原理了。
execv
int execv(const char *path, char *const argv[]);
execv和execl切换进程的原理一致，实际上exec系列函数切换进程的原理都一致，只是参数传递的方法不同罢了。
execl当中的l其实就是list（链表），即将命令行参数像链表一样，一个一个的传递给execl，而execv当中的v是vector（顺序表），即传递命令行参数的方式，是将命令行参数写成数组传递给execv函数。
#include<unistd.h>
#include<iostream>
int main()
{
std::cout<<"我是被替换的进程，我的pid："<<getpid()<<std::endl;
char* const argv[]={//将命令行参数写成一个数组
"ls",
"-a",
"-l",
nullptr
};
execv("/usr/bin/ls",argv);
return 0;
}
execvp
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
execvp与execv相比，其多了一个p，这个p其实是PATH的意思，PATH是环境变量之一，如果我们执行的程序在PATH保存的路径当中，那么我们可以省略掉路径。
int main()//execvp
{
std::cout<<"我是被替换的进程，我的pid："<<getpid()<<std::endl;
char* const argv[]={//将命令行参数写成一个数组
"ls",
"-a",
"-l",
nullptr
};
//execvp("ls",argv);//ok
//execvp(argv[0],argv);//ok,argv[0]就是"ls"
//execvp("exec",argv);//error,exec不在PATH指定的路径下
//execvp("./exec",argv);//ok，将路径写全也能找到对应文件
return 0;
}
execvpe
int execvpe(const char *file, char *const argv[],char *const envp[]);
execvpe的e代表环境变量，即该程序允许我们给切换的进程传递函数变量，这里我们在同一路径下写上一个新的源文件other.cc。我们需要让其打印出它具有的所有环境变量。代码如下：
#include<unistd.h>
#include<iostream>
extern char** environ;
int main()
{
for(int i=0;environ[i]!=nullptr;i++)
{
std::cout<<"environ["<<i<<"]:"<<environ[i]<<std::endl;
}
return 0;
}
other进程的运行结果如下：
接着我们使用execvpe切换成other程序，且为其传入新的环境变量。
#include<unistd.h>
#include<iostream>
char* env[]={//环境变量
"A=helloworld",
"B=hellobit",
"C=114514",
"D=hahahahaha",
nullptr
};
int main()//execvpe
{
std::cout<<"我是被替换的进程，我的pid："<<getpid()<<std::endl;
char* const argv[]={//将命令行参数写成一个数组
"other",
nullptr
};
execvpe("./other",argv,env);
printf("切换失败\n");
return 0;
}
运行该程序，可以发现other的环境变量被切换了。
那么到此，我们关于exec系列的函数就介绍完了，但是有人可能会说，exec系列的函数不是还有execlp和execlpe没讲吗？实际上exec系列的函数，其实都是exec，v，l,p,e的排列组合罢了，其中v表示以将命令行参数以数组的方式传递，而l表示将命令行参数一个一个的传递，p表示将可以不带路径，前提是文件要在环境变量PATH记录的路径下，e则表示我们可以传递环境变量。只要搞清楚了这些，exec系列函数我们也就掌握了。
但是要注意，有一个函数是特殊的，即execvpe，为什么这么说呢，因为execl，execlp，execlpe，execv，execvp其实都是c标准库中的函数，而execvp却是实打实的系统调用，实际上，exec系列的函数，其底层都是execvp。