Linux-进程虚拟地址空间中加载新映像（续进程基础）

5、在进程虚拟地址空间中加载新映像

　　在子进程的虚拟地址空间里加载新的映像，需要使用系统提供的一系列函数：

　　他们的作用都是执行一个文件，当我们创建了一个进程之后，通常将子进程替换成新的进程映象，这可以用exec系列的函数来进行。当然，exec系列的函数也可以将当前进程替换掉。例如：在shell命令行执行ps命令，实际上是shell进程调用fork复制一个新的子进程，在利用exec系统调用将新产生的子进程完全替换成ps进程。

exec系列函数（execl、execlp、execle、execv、execvp）包含头文件<unistd.h>

功能：

    用exec函数可以把当前进程替换为一个新进程，且新进程与原进程有相同的PID。exec名下是由多个关联函数组成的一个完整系列，

头文件<unistd.h>

extern char **environ; 

原型：

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[]);

　exec后面字母的含义：

　　l list

　　v vector

　　p PATH

　　e 环境变量

注：上述exec系列函数底层都是通过execve系统调用实现：

#include <unistd.h>

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

DESCRIPTION： 
       execve() executes the program pointed to by filename.  filename must be 
       either a binary executable, or a script starting with  a  line  of  the form 

返回值：　　
　　错误：-1
　　成功：不返回，errno被设置

例：使用如下命令选项


以上exec系列函数区别：

1，带l 的exec函数：execl,execlp,execle，表示后边的参数以可变参数的形式给出且都以一个空指针结束。

示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main(void)
{
    printf("entering main process---
");
    execl("/bin/ls","ls","-l",NULL);
    printf("exiting main process ----
");
    return 0;
}


利用execl将当前进程main替换掉，所有最后那条打印语句不会输出

2，带 p 的exec函数：execlp,execvp，表示第一个参数path不用输入完整路径，只有给出命令名即可，它会在环境变量PATH当中查找命令
示例：
当不带p但没给出完整路径时：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(void)
{
    printf("entering main process---
");
    if(execl("ls","ls","-l",NULL)<0)
      perror("excl error");
    return 0;
}

结果显示找不到，所有替换不成功，main进程继续执行

现在带p：

if(execlp("ls","ls","-l",NULL)<0)

替换成功

3，不带 l 的exec函数：execv,execvp表示命令所需的参数以char *arg[]形式给出且arg最后一个元素必须

是NULL

示例：

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> int main(void) { printf("entering main process---
"); int ret; char *argv[] = {"ls","-l",NULL}; ret = execvp("ls",argv); if(ret == -1) perror("execl error"); printf("exiting main process ----
"); return 0; }
替换成功

4，带 e 的exec函数：execle表示，将环境变量传递给需要替换的进程

从上述的函数原型中我们发现：

extern char **environ;

此处的environ是一个指针数组，它当中的每一个指针指向的char为“XXX=XXX”

environ保存环境信息的数据可以env命令查看：

关于bash下敲命令的执行原理：

（1）bash的内部命令和外部命令

　　bash下的命令分内部命令和外部命令，外部命令可以使用which查看，而内部命令不能被查看，外部命令执行需要重新fork，并将外部命令的可执行程序加载的fork新建的进程虚拟地址空间。而内部命令的调用（内部命令是bash的一部分），其实就是调用内部的函数。

（2）外部命令执行

　　当在bash下输入如下命令时，

　　　　
"ps -o  pid,ppid,pgrp,comn"
　　bash先进行fork；解析命令行参数为char *const ps_argv={"ps","-o","pid,ppid,pgrp,comn"}

再在新进程的虚拟地址空间上使用execvp函数加载ps 可执行程序，并ps_argv作为参数。

（3）内部命令执行

　　调用内部函数，不新建进程。

（4）如何查看一个命令是内部命令还是外部命令，使用type查看。type+需要查看的命令

使用system（3）启动新的可执行程序
#include<stdlib.h>
int system(const char *command);
功能：
　　执行一个shell命令
参数：
　　command：可执行命令
返回值：
　　错误：-1
　　成功：返回command的退出状态码
在子进程中加载ls命令：

pid_t pid;
pid=fork();
if(pid==-1){
     return 1;
}
if(pid==0){
     system("ls -l");
     exit(0);   
}
else{
     wait(NULL);
}



system函数和exec系列函数的区别

pid_t pid=fork();
if(pid==-1){
     perror("fork");
     return 1;  
}
if(pid==0){
     //加载新的映像
     
　　 system("myt");//myt为等待字符输入的映像

}
else{
     wait(NULL);    
}

pid_t pid=fork();
if(pid==-1){
     perror("fork");
     return 1;  
}
if(pid==0){
     //加载新的映像
     
　　 execl("./myt","myt","NULL");//myt为等待字符输入的映像

}
else{
     wait(NULL);    
}

　　如下图，在bash下启动a.out，a.out在子进程被执行，子进程启动了shell，又在shell下启动了myt，即system通过shell来解析了myt。bash——a.out——a.out——shell——myt，相当于执行/bin/sh -c command。；而exec系列函数是bash先进行fork，解析命令行参数,

再在新进程的虚拟地址空间上使用execvp函数加载命令行可执行程序，并解析的命令作为参数，此时的进程树：bash——a.out——myt。

system函数下，查看进程树：

excel函数查看进程树：