嵌入式Linux：子進(jìn)程執(zhí)行新程序

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; {% v' r" }  m0 k5 V5 ?點(diǎn)擊上方藍(lán)色字體，關(guān)注我們
, k8 a+ v6 X" t) P' d) j5 J( O1 Q在 Linux 中，子進(jìn)程在創(chuàng)建后可以通過(guò) exec 系列系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行一個(gè)全新的程序。這種情況下，子進(jìn)程會(huì)替換原有的代碼和數(shù)據(jù)段，運(yùn)行一個(gè)新的可執(zhí)行程序，但它的進(jìn)程 ID（PID）保持不變。exec 系列調(diào)用包括多個(gè)變體，常見的有 execl()、execv()、execle()、execve() 等，它們的主要區(qū)別在于參數(shù)傳遞方式不同。
# ]' d1 K: I; Z1 O
# w0 I. Z, [8 L- r! q) }. O- @子進(jìn)程執(zhí)行新程序的流程如下：

創(chuàng)建子進(jìn)程：使用 fork() 創(chuàng)建子進(jìn)程。

調(diào)用 exec：在子進(jìn)程中調(diào)用 exec 執(zhí)行新程序。

替換子進(jìn)程的內(nèi)存映像：exec 會(huì)替換子進(jìn)程的整個(gè)內(nèi)存空間，包括代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧等，只保留進(jìn)程的 PID 和一些特定屬性。

父進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行：父進(jìn)程保持不變，繼續(xù)執(zhí)行它的代碼，直到調(diào)用 wait() 等待子進(jìn)程結(jié)束。
) \3 d* e, B( _2 [
  M5 i$ H. ~1 X- _- E" x% Qexec 系列函數(shù)通過(guò)不同的方式傳遞參數(shù)和環(huán)境變量，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的程序替換。具體函數(shù)如下：

execve() 是最基礎(chǔ)的調(diào)用，允許自定義環(huán)境變量和參數(shù)。

execl() 和 execv() 提供了簡(jiǎn)化接口，execl() 使用可變參數(shù)，execv() 使用參數(shù)數(shù)組。

execlp() 和 execvp() 可以根據(jù) PATH 環(huán)境變量搜索程序。

execle() 和 execvpe() 提供自定義環(huán)境變量的支持。

* w+ J1 I3 f/ B+ D  b1
execve()
4 V& ?4 K3 o3 b' ]% \+ s/ Oexecve() 是最基礎(chǔ)的 exec 函數(shù)，所有其他 exec 系列函數(shù)都是基于它的。它直接接受路徑名、參數(shù)數(shù)組和環(huán)境變量數(shù)組。
4 l: S6 H& p+ b# p  r
7 Y  q4 t$ Z: J' ~8 T" L0 L9 V函數(shù)原型如下：
2 c. B& k1 D: w

int execve(const char *filename, char *const argv[], char *const envp[]);
參數(shù)如下：
# S( a3 v8 J3 l/ |) k

filename：要執(zhí)行的文件的路徑（絕對(duì)或相對(duì)路徑）。

argv[]：參數(shù)列表（傳遞給程序的命令行參數(shù)）。第一個(gè)參數(shù)通常是程序本身的名稱。

envp[]：環(huán)境變量列表。

使用 execve() 執(zhí)行 /bin/ls，傳遞了參數(shù) -l 和環(huán)境變量 PATH。
9 V3 `& o) l3 q# b5 q. k
( Q& U) [( z  n8 G& F% g/ X

#include #include #include int main(void) {    char *argv[] = {"ls", "-l", NULL};      // 參數(shù)列表    char *envp[] = {"PATH=/bin", NULL};     // 環(huán)境變量        printf("執(zhí)行 ls 程序
");        if (execve("/bin/ls", argv, envp) == -1) {        perror("execve error");    }        return 0;}
. u; x$ D6 S, P0 H. [- E2
* [' |  c# Z. y  t4 Z2 xexecl()
execl() 是 execve() 的簡(jiǎn)化版本，參數(shù)以可變長(zhǎng)度的方式傳遞（列表形式）。最后一個(gè)參數(shù)必須是 (char *) NULL。
+ C: O2 r  I# M2 ~. X% \# T2 x  Y+ f8 W
7 \+ R) X- q5 B7 ~' l, z4 B5 G函數(shù)原型如下：

0 [% A  M! f: h7 ?" X

int execl(const char *path, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);
. a) }) Z' ~& U; d0 }! q參數(shù)如下：
' Z; M' S! @% ^) m5 g4 q/ @4 l

path：可執(zhí)行文件的路徑。

arg：程序名稱后接任意數(shù)量的參數(shù)，最后以 NULL 結(jié)束。

; r  Q+ F' K& X6 u6 Q# h, B2 e  h以下例子調(diào)用 execl()，通過(guò)可變參數(shù)傳遞給 ls 程序。

3 U/ i' W" ?( }; v( P

#include #include #include int main(void) {    printf("使用 execl 執(zhí)行 ls 程序
");    execl("/bin/ls", "ls", "-l", (char *) NULL);  // 傳遞可變長(zhǎng)度參數(shù)列表        // 如果 exec 調(diào)用失敗，返回 -1    perror("execl error");    return 0;}
: r0 N/ i& j( F) C) M  U3
execlp()
/ _% r; B; g0 d# k! bexeclp() 和 execl() 類似，但它不需要提供文件的完整路徑。它會(huì)在 PATH 環(huán)境變量指定的目錄中搜索可執(zhí)行文件。

函數(shù)原型如下：

int execlp(const char *file, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);
參數(shù)如下：

file：要執(zhí)行的程序名（無(wú)需完整路徑）。

arg：程序名稱及其他參數(shù)，最后以 NULL 結(jié)束。

% ~( o" A$ X, L7 ?以下例中，execlp() 會(huì)根據(jù) PATH 環(huán)境變量查找 ls 程序的路徑。

$ P! e4 ?. W8 S2 Z+ h) H

#include #include #include int main(void) {    printf("使用 execlp 執(zhí)行 ls 程序
" b8 m  N8 g1 Q4 Q");    execlp("ls", "ls", "-l", (char *) NULL);  // 使用環(huán)境變量中的路徑搜索 ls 程序        perror("execlp error");    return 0;}
) @5 j7 P$ P: t4
execle()
execle() 類似于 execl()，但允許傳遞環(huán)境變量數(shù)組。
" ?7 r3 F6 l( B& G
函數(shù)原型如下：
3 f: A  c7 {( [# k- W: x" @( m9 x& P
' M. v& N7 {* }7 o

int execle(const char *path, const char *arg, ... /*, (char *) NULL, char * const envp[] */);參數(shù)如下：
- n; s' P9 Y: {7 l: z2 Z1 y8 q. v

path：可執(zhí)行文件路徑。

arg：程序名稱及其他參數(shù)，最后以 NULL 結(jié)束。

envp[]：環(huán)境變量數(shù)組。
4 `& Y1 D: u2 [' a& }7 D0 |0 w$ Z
7 T5 \) g. h  f3 ~$ q+ c# y# {以下例子中，execle() 將自定義的環(huán)境變量傳遞給 ls 程序。

#include #include #include int main(void) {    char *envp[] = {"PATH=/bin", NULL};   // 設(shè)置環(huán)境變量        printf("使用 execle 執(zhí)行 ls 程序
: }; @9 E# Z2 \/ O0 |* f2 x$ N9 o+ ?");    execle("/bin/ls", "ls", "-l", (char *) NULL, envp);  // 傳遞環(huán)境變量        perror("execle error");    return 0;}
5
* t; _' b: x$ e# g& @execv()
* P/ `; L  Q2 R% U9 d! K9 Yexecv() 是 execve() 的簡(jiǎn)化版本，不需要傳遞環(huán)境變量，只需要路徑和參數(shù)數(shù)組。

函數(shù)原型如下：

int execv(const char *path, char *const argv[]);
% |2 q) ]: b& L) \: S" L參數(shù)如下：

path：可執(zhí)行文件的路徑。

argv[]：參數(shù)數(shù)組。
3 U, N% K  `* x0 e
' F4 [- Z/ F7 S在該例中，execv() 使用參數(shù)數(shù)組執(zhí)行 ls。
, K3 W3 i3 y; u  f$ c

#include #include #include int main(void) {    char *argv[] = {"ls", "-l", NULL};  // 參數(shù)數(shù)組     printf("使用 execv 執(zhí)行 ls 程序
2 \9 [1 q+ u# T( J% ]");    execv("/bin/ls", argv);  // 傳遞參數(shù)數(shù)組        perror("execv error");    return 0;}
6
execvp()
execvp() 和 execv() 類似，但它會(huì)根據(jù) PATH 環(huán)境變量查找可執(zhí)行文件。
+ }. X0 h5 ^7 C" g* P6 |
; W+ G  _( l$ ~  a函數(shù)原型如下：
; e; j, F" n& C$ |2 l( x& m
3 X8 y2 g' u- E% s$ o0 \: j

int execvp(const char *file, char *const argv[]);
參數(shù)如下：

file：可執(zhí)行文件的名稱。

argv[]：參數(shù)數(shù)組。
* i; L, ~5 ]( D' q: `
execvp() 不要求完整路徑，會(huì)自動(dòng)在 PATH 中查找 ls。

' U) Z2 Q6 W) Y. B/ C8 ^8 u9 k

#include #include #include int main(void) {    char *argv[] = {"ls", "-l", NULL};  // 參數(shù)數(shù)組     printf("使用 execvp 執(zhí)行 ls 程序
");    execvp("ls", argv);  // 根據(jù) PATH 搜索并執(zhí)行程序        perror("execvp error");    return 0;}
6 Q% S. F$ M0 Q+ o0 J, I7
, Y5 U1 c, n& m) a7 j" U  Nexecvpe()
execvpe() 是 execvp() 的擴(kuò)展，允許傳遞自定義的環(huán)境變量。

函數(shù)原型如下：
0 F1 a" R7 S2 u7 H. _4 T1 r

int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);
9 M8 E& X& m' [5 Y) e( l* ^5 O: Z參數(shù)如下：
  R& }# Q+ b, Y# [7 Y

file：要執(zhí)行的程序名稱。

argv[]：參數(shù)數(shù)組。

envp[]：環(huán)境變量數(shù)組。
" s, l, i! x, p
在以下示例中，execvpe() 使用自定義環(huán)境變量執(zhí)行程序。

! ^$ a# @3 _8 n2 U5 N2 @1 O

#include #include #include int main(void) {    char *argv[] = {"ls", "-l", NULL};  // 參數(shù)數(shù)組    char *envp[] = {"PATH=/bin", NULL}; // 環(huán)境變量     printf("使用 execvpe 執(zhí)行 ls 程序
");    execvpe("ls", argv, envp);  // 使用 PATH 環(huán)境變量執(zhí)行程序        perror("execvpe error");    return 0;}
子進(jìn)程執(zhí)行新程序時(shí)，可以通過(guò) exec 系列系統(tǒng)調(diào)用替換子進(jìn)程的內(nèi)存空間，執(zhí)行新的二進(jìn)制程序。exec 系列調(diào)用的不同變體提供了靈活的參數(shù)傳遞方式，適應(yīng)不同場(chǎng)景需求。通過(guò)合理使用 fork() 和 exec()，可以實(shí)現(xiàn)高效的多進(jìn)程編程，確保資源的有效利用和進(jìn)程的靈活控制。
2 K9 C9 [2 i7 N6 x: O; n7 y2 N) P
( M. l6 c- G5 [* X

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