初识Linux · 进程替换

前言：

[1 直接看代码和现象](#1 直接看代码和现象)

[2 解释原理](#2 解释原理)

[3 将代码改成多进程版本](#3 将代码改成多进程版本)

[4 认识所有函数并使用](#4 认识所有函数并使用)

前言：

由前面的章节学习，我们已经了解了进程状态，进程终止以及进程等待，今天，我们学习进程替换。进程替换我们从如下几个点开始介绍，第一，直接看现象，第二，解释原理，第三，将代码改成多线程版本，第四，使用所有的替换函数，认识参数的含义。

废话不多说，直接进入主题。

1 直接看代码和现象

我们使用一段代码进入到进程替换：

cpp 复制代码

int main()
{
	printf("test begin...\n");	
	execl("/usr/bin/ls","-l",NULL);
	printf("test end...\n");	
	return 0;
}

根据现象，我们可以看到，第二个printf是没有被执行的，但是第一个被执行了，而我们使用到的函数，叫做进程替换函数，它一共有6种，本质上我们理解了其中的2 - 3个，我们就会使用全部的了。我们不妨使用man手册查看一下：

输入：

man exec

从文档里面我们可以看到进程替换的函数版本有这么多个，每个函数都有返回值，但是呢我们不必在意返回值，因为通过现象，我们看到了执行进程替换函数之后的代码都失效了，所以返回值即使接受了，也没有用处。

关心的情况只有一种，就是进程替换失败，但是这种情况十分的少见，我们就自然而然的给忽略了。

2 解释原理

首先我们要清楚一个问题，进程替换的全名不是进程替换，替换的不是进程，是程序，所以在进程程序替换的这个过程，本质上是没有创建新的进程的。

第一个点：进程程序替换中是没有创建新进程的，无非是程序替换了PCB里面原来的数据。这里我们不妨设想一个点，如果PCB里面是自己替换自己的多没意思，如果.cpp文件里的PCB可以被Java替换，shell脚本替换，岂不美哉？

第二个点，exec函数的作用是什么？

exec函数本质是一个加载函数，因为有了exec函数，在Linux中就可以将程序加载进去，因为进程程序替换的本质就是将不同的程序加载到内存里面，加载靠的就是exec*函数。

3 将代码改成多进程版本

将代码改成多线程版本，我们要做的事就是，父进程创建子进程，创建了之后，子进程执行被替换的程序，父进程只需要等待多个子进程就可以了。

此时，子进程的作用就有了两个，一个是执行父进程的代码部分，一个是让子进程执行一个全新的程序。

cpp 复制代码

int main()
{
    printf("testexec ... begin!\n");
    pid_t id = fork();
    if (id == 0)
    {
        printf("child pid: %d\n", getpid());
        //child
        execl("/usr/bin/ls", "ls", "-l", NULL);
        exit(1);
    }
    int status = 0;
    pid_t rid = waitpid(id, &status, 0);
    if (rid > 0)
    {
        printf("father wait success, child exit code: %d\n", WEXITSTATUS(status));
    }
    printf("testexec ... end!\n");
    return 0;
}

该程序创建了一个子进程，子进程实现execl，如果执行失败，也就是替换失败，就走exit，程序直接退出，退出码为1，此时父进程只需要等待即可：

以上是现象，今天的重点都不是前三个，直接进入第四个。

4 认识所有函数并使用

所有的函数一共有execl execlp execle execv execvp execvpe，不难发现，拿命令行参数进行举例的话，选项一共有l p e v。

由参数，我们可以看到有pathname 和file，我们第一个使用的pathname即路径名，我们要从哪里执行程序，得通过该路径告诉它，file同理，就是文件名，那么对于execl，代表的就是列表，也就是在命令行中我们如何执行，在该函数里面就怎么书写即可。

拿这个举例：

execl("/usr/bin/ls","ls"."-l",NULL);

因为有l，所以我们要将平常执行ls命令的时候，如何执行的给列出来，这个参数不是固定，所以我们可以执行很多，ls -l -a -n都是可以的，但是注意点是最后的参数一定要是NULL，代表结束。

第二个函数：

execv，这里面的v代表的是vector，C++中的顺序表，所以我们看execv的参数是[]，也就是我们应该这样干：

cpp 复制代码

int main()
{
    char* const argv[] =
    {
        (char*)"ls",
        (char*)"-l",
        (char*)"-a",
        (char*)"--color",
        NULL
    };
    execv("/usr/bin/ls", argv);

    return 0;
}

但是注意点是，最后结尾的仍然要是NULL，这里的强转char*不是很必要，看自己的版本是否会进行报错吧。

对于execvp：

p代表的是PATH，也就是环境变量，用户可以不用传对应的路径，但是要传对应的文件，就像：

cpp 复制代码

int main()
{
    char* const argv[] =
    {
        (char*)"ls",
        (char*)"-l",
        (char*)"-a",
        (char*)"--color",
        NULL
    };
    //execv("/usr/bin/ls", argv);
    execvp("ls",argv);
    return 0;
}

那么现在关于execlp就应该不用介绍了吧？l，list出来命令行怎么写的即可，p我们传对应的文件名即可。

现在还没介绍的就只有e了，e多好理解，environment，环境变量嘛不就是，当然了，因为父进程本身就有环境变量，子进程哪里用得着担心我没有环境变量啥的，根本不担心：

使用这里就不介绍了，同理即可。

本文是非常粗略的介绍了一下进程程序替换，很多细节没有介绍到，博主会在后面全部重新翻新的！！

感谢阅读！