【进程控制二】进程替换
通过fork创建的子进程，会继承父进程的代码和数据，因此本质上还是在执行父进程的代码
进程替换可以将别的进程的代码替换到自己的代码区，让自己去执行别人的代码
进程替换是通过exec系列系统调用接口实现的
1.exec系列接口
先看看man手册中的exec接口：
这些接口健壮度很高，就算错误地使用了接口，结果也不容易出错
2.execl系列
execl隶属于exec系列，加上l代表list，表示参数采用列表
2.1execl接口
cpp
int execl(const char *pathname, const char *arg, ...);pathname：指定用于替换的进程的路径arg：以何种方式运行进程...：以何种方式运行该进程NULL：当参数列表list结束，必须以NULL结尾- 返回值：如果调用成功，该函数不会返回，因为当前进程的映像被替换
我们现在要替换ls指令到自己的进程中，ls指令在/usr/bin/ls中
我们希望以ls -l -a的形式来调用这个进程，因此我们的三个参数 "ls", "-l", "-a"就是这个指令拆分出来的三个字符串
最后以NULL结尾
cpp
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
int main()
{
printf("程序替换前\n");
execl("/usr/bin/ls", "ls", "-l", "-a", NULL);
//执行ls -l并替代当前进程
printf("程序替换后\n");
return 0;
}输出结果：
我们成功在当前进程中替换成了ls指令，并以ls -l -a的形式调用
但没有打印"程序替换后"，因为进程替换是用别的进程的代码区覆盖掉自己原先的代码区，所以execl一旦执行，整个进程的代码都被替换了，那么printf("程序替换后\n");就会被覆盖掉，最后不输出
2.2execlp接口
cpp
int execlp(const char* file, const char* arg, ... );file：指定替换的进程名称（不用指明路径，会自动去环境变量PATH指定的路径中查找）arg：以何种方式运行进程...： 运行该进程的选项- 最后以
NULL结尾 - 返回值：如果调用成功，该函数不会返回，因为当前进程的映像被替换
cpp
int main()
{
printf("程序替换前\n");
execlp("ls","-ls"，"-l","-a",NULL);
printf("程序替换后\n");
return 0;
} 2.3execle
cpp
int execle(const char *pathname, const char *arg, ... ,char *const envp[] );pathname：指定用于替换的进程的路径arg：以何种方式运行进程...：以何种方式运行该进程NULL：当参数列表list结束，必须以NULL结尾- envp：指针数组存储环境变量，用于设置新程序的环境变量,数组必须以 NULL 结束
- 返回值：如果调用成功，该函数不会返回，因为当前进程的映像被替换
cpp
int main()
{
const char* _env[] = {"My_env = 666666666666666666666",NULL};
printf("程序替换前\n");
execlp("/usr/bin/ls","-ls","-l","-a",NULL,_env);
printf("程序替换后\n");
return 0;
} execle可以给替换后的进程指定环境变量表
3.execv系列
v就是vector，以数组的形式，把选项都存在数组中，将整个数组传入
3.1execv
cpp
int execv(const char *pathname, char *const argv[]):pathname：指定用于替换的进程的路径argv：指定以何种方式调用进程，将这些选项存储在一个数组中
cpp
int main()
{
char* set[] = {"ls","-a","-l",NULL};
printf("程序替换前\n");
execv("/usr/bin/ls",set);
printf("程序替换后\n");
return 0;
} 将我们要执行程序的方法用数组存起来再把数组传过去
3.2总结
其他接口就不一一演示了
健壮度演示：
cpp
int main()
{
char* set[] = {"ls","-a","-l",NULL};
printf("程序替换前\n");
execvp("/usr/bin/ls",set); //自动查找可执行文件并执行，但我们主动传递了文件路径也不会出错
printf("程序替换后\n");
return 0;
} 虽然使用的是execvp，但我们主动传递了文件路径也不会出错
4.实现一个bash解释器
接下来要把字符串以空格为分割进行打散，strtok函数可以帮助我们实现
代码如下：
cpp
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#define NUM 1024//输入命令行字符串
#define SIZE 64 //打散后的命令行字符串
#define SEP " " //字符串分隔符
int lastcode = 0;//上个进程的退出码
const char* getUsername()
{
const char* name = getenv("USER");
if(name) return name;
else return "none";
}
const char* getHostname()
{
const char* hostname = getenv("HOSTNAME");
if(hostname) return hostname;
else return "none";
}
const char* getCwd()
{
const char* cwd = getenv("PWD");
if(cwd) return cwd;
else return "none";
}
int GetUserCommand(char* command,int num)
{
printf("[%s@%s %s]#",getUsername(),getHostname(),getCwd());
fgets(command,num,stdin);//在fgets()函数的眼里，换行符'\n'也是它要读取的一个普通字符而已。在读取键盘输入的时候会把最后输入的回车符也存进数组里面，即会把'\n'也存进数组里面
command[strlen(command) - 1] = '\0';//将输入的\n清除掉
return strlen(command);
}
void CommandSplit(char* in,char* out[])
{
int argc = 0;
out[argc++] = strtok(in,SEP);
while(out[argc++] = strtok(NULL,SEP));
}
int execute(char* argv[])//执行命令
{
pid_t id = fork();
if(id < 0) return -1;
else if(id == 0)//child process
{
execvp(argv[0],argv);//程序替换
}
else//father process
{
int status = 0;
pid_t rid = waitpid(id,&status,0);
if(rid > 0)
{
lastcode = WEXITSTATUS(status);//刷新退出码
}
}
return 0;
}
int main()
{
while(1)
{
char UserCommand[NUM];//用于保存即将输入的命令行字符串
char* argv[SIZE];//保存将会被打散的字符串
//
GetUserCommand(UserCommand,sizeof(UserCommand));//打印提示符&&获取用户命令字符串
CommandSplit(UserCommand,argv);//分割字符串
execute(argv);//执行命令
}
return 0;
}4.1内建命令
我们实现bash后，可能会遇见一个问题：cd指令进入某个文件夹似乎没用
因为指令cd是进入某个文件夹，而进入此文件夹当然是由当前的父进程 进入
如果由子进程去执行，由于写时拷贝的原因父进程并不会进去
对于像cd这样的指令我们称为内建命令，也就是不能让子进程来完成的命令，只能父进程亲自执行
我们需要主动添加内建命令的判断
cpp
char cwd[1024];//父进程要进入的文件路径
char* homepath()
{
char* home = getenv("HOME");
if(home) return home;
else return (char*)".";
}
void cd(const char* path)
{
chdir(path);//切换当前的工作目录
char tmp[1024];
getcwd(tmp,sizeof(tmp));
sprintf(cwd,"PWD=%s",tmp);
putenv(cwd);
}
int doBuildin(char* argv[])
{
if(strcmp(argv[0], "cd") == 0)
{
char *path = NULL;
if(argv[1] == NULL) path = homepath();
else path = argv[1];
cd(path);
return 1;
}
return 0;
}
内建命令不止cd，像export，kill和history等等也是内建命令
完整代码
cpp
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#define NUM 1024//输入命令行字符串
#define SIZE 64 //打散后的命令行字符串
#define SEP " " //字符串分隔符
int lastcode = 0;//上个进程的退出码
char cwd[1024];//父进程要进入的文件路径
const char* getUsername()
{
const char* name = getenv("USER");
if(name) return name;
else return "none";
}
const char* getHostname()
{
const char* hostname = getenv("HOSTNAME");
if(hostname) return hostname;
else return "none";
}
const char* getCwd()
{
const char* cwd = getenv("PWD");
if(cwd) return cwd;
else return "none";
}
int GetUserCommand(char* command,int num)
{
printf("[%s@%s %s]#",getUsername(),getHostname(),getCwd());
fgets(command,num,stdin);//在fgets()函数的眼里，换行符'\n'也是它要读取的一个普通字符而已。在读取键盘输入的时候会把最后输入的回车符也存进数组里面，即会把'\n'也存进数组里面
command[strlen(command) - 1] = '\0';//将输入的\n清除掉
return strlen(command);
}
void CommandSplit(char* in,char* out[])
{
int argc = 0;
out[argc++] = strtok(in,SEP);
while(out[argc++] = strtok(NULL,SEP));
}
char* homepath()
{
char* home = getenv("HOME");
if(home) return home;
else return (char*)".";
}
void cd(const char* path)
{
chdir(path);//切换当前的工作目录
char tmp[1024];
getcwd(tmp,sizeof(tmp));
sprintf(cwd,"PWD=%s",tmp);
putenv(cwd);
}
int doBuildin(char* argv[])
{
if(strcmp(argv[0], "cd") == 0)
{
char *path = NULL;
if(argv[1] == NULL) path = homepath();
else path = argv[1];
cd(path);
return 1;
}
return 0;
}
int execute(char* argv[])//执行命令
{
pid_t id = fork();
if(id < 0) return -1;
else if(id == 0)//child process
{
execvp(argv[0],argv);//程序替换
}
else//father process
{
int status = 0;
pid_t rid = waitpid(id,&status,0);
if(rid > 0)
{
lastcode = WEXITSTATUS(status);//刷新退出码
}
}
return 0;
}
int main()
{
while(1)
{
char UserCommand[NUM];//用于保存即将输入的命令行字符串
char* argv[SIZE];//保存将会被打散的字符串
//
GetUserCommand(UserCommand,sizeof(UserCommand));//打印提示符&&获取用户命令字符串
CommandSplit(UserCommand,argv);//分割字符串
int n = doBuildin(argv);//判断是否是内建命令并执行
if(n) continue;
execute(argv);//执行命令
}
return 0;
}