1.进程创建
内核设计与实现43页;
执行了3次ps -f ,ps -f的父进程的ID(PPID)都是一样的,即bash.
实际上Linux上这个bash就是不断的复制自身,然后把复制出来的用exec替换成想要执行的程序(比如ps);
运行ps,发现ps是bash的一个子进程;原因就是bash把自己复制一份,然后替换成ps;
替换,这里就体现了写时拷贝的意义,如果全部都要替换,那么最开始的复制是没有意义的;
注意,用了写时拷贝就只复制了几个页表的映射,内容还没有复制,然后执行了替换exec.
在Linux新的进程的产生过程(进程创建):
fork:复制进程
exec系列:将当前进程替换为另外一个进程.
2.进程替换exec系列介绍
ececl,execlp,execle,execv,execvp //库函数
execve //系统调用
例1:execl
which ps
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
printf("main pid=%d\n",getpid());
execl("/usr/bin/ps","ps","-f",(char *)0);
exit(0);
}
注意,就是原来的程序换成了ps程序,但是PCB没有改变,但是PCB里面的有些值被修改了,比如pcb中程序的名字换成了新进程的名字;
思考1,新的进程从哪里执行呢?
新的进程从主函数的第一行开始执行,也就是ps程序的主函数的第一行代码开始执行,这个和fork方法不一样,fork返回以后,从fork所在位置开始执行;
所以可以直接在execl下面打印一个失败,如果成功就根本不会执行到这里;
printf("execl error\n");
思考2:如果将execl里面的第二个参数改为"abc",程序还能否执行?
可以正常执行,只是程序命令改为了abc;
execl("/usr/bin/ps","abc","-f",(char *)0);
思考3:如果将execl里面的第一个参数改为"abc",程序还能否执行?
只要execl第一个参数不出错,第一个参数如果出错了,你就找不到这个程序了; 那么就运行不成功了;比如:
execl("/usr/bin/abc","ps","-f",(char *)0);
一定要在exec替换函数之后写:
printf("exec error!\n");
失败了才运行到这一句.
例2:execlp
execlp("ps","ps","-f",(char *)0);
只给文件名,不需要给文件路径,因为它可以去环境变量PATH所指的位置去搜索;
注意,第一句,虽然有两个ps,但是不能省,第一个代表我们启动的是ps(去环境变量下搜索),第二个代表的是替换的程序也就是新程序的名字;
例3:execle
和execl一样的参数,只是多了最后一个环境变量.
//int main(int argc,char *argv[],char *envp[])
execle("/usr/bin/ps","ps","-f",(char *)0,envp);
思考:如何使用自己的环境变量呢?
例4:execv
//int main(int argc,char *argv[],char *envp[])
char *myargv[]={"ps","-f",0};
execv("/usr/bin/ps",myargv);
例5:execvp
第一个参数只要文件名,不要路径;
//int main(int argc,char *argv[],char *envp[])
char *myargv[]={"ps","-f",0};
execvp("ps",myargv);
看帮助手册,execvpe是GNU的扩展,不通用,所以我们这里不做介绍.
例6:execve
int execve(const char * path, char* const argv[],char* const envp[]); //系统调用
代码如下:
//int main(int argc,char *argv[],char *envp[])
char *myargv[]={"ps","-f",0};
execve("/usr/bin/ps",myargv,envp);
3.总结:
//pathname:新替换的程序的路径+名字
//arg :传给新程序主函数的第一个参数，一般为程序的名字
//arg 后面是剩余参数列表，参数个数可变，必须以空指针作为最后一个参数
int execl(const char* pathname, const char * arg,...);
int execlp(const char* file, const char * arg,...);
int execle(const char* pathname, const char * arg,...,char* const envp[]);
int execv(const char * pathname, char* const argv[]);
int execvp(const char * file, char* const argv[]);
int execve(const char * pathname, char* const argv[],char* const envp[]); //系统调用//前五个是库函数,最后一个是系统调用,所以本质上上面5个都是通过第六个系统调用实现的
也就是说,上面5个都是调用的execve,不过都是把参数放进数组,然后把数组传递给这个系统调用execve;
也就是说,这些方法没有本质区别;
也就是说,本质上只有一个替换方法,就是execve;
注意,写一个(char *)NULL也是可以的;
助记:
l(list) 参数地址列表,以空指针结尾
v(vector) 存放各个参数地址的指针数组的地址
p(path) 按PATH环境变量指定的目录搜索可执行文件
e(enviroment) 存放环境变量字符地址的指针数组的地址
4.环境变量也可以自己添加
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <assert.h>
#include <assert.h>
int main()
{
//存放传给新程序主函数的参数
char * myargv[]={"ps","-f",(char *)0};
//存放传给新程序主函数的环境变量
char *myenvp[]={"MYSTR=hello","VAL=100",(char *)0};
printf("main pid=%d\n",getpid());
//excel执行成功不返回,失败返回错误码
execve("/bin/ps",myargv,myenvp);
perror("execve error\n");
exit(0);
}
5.进程替换的应用
写一个程序main.c,运行起来之后替换执行test程序(test打印参数内容)
//test.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
printf("test start and test_pid=%d\n",getpid());int i=0;
for(;i<argc;i++)
{
printf("argv[%d]=%s\n",i,argv[i]);
}printf("test end\n");
exit(0);
}//main.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>int main(int argc,char *argv[],char *envp[])
{
printf("main start and mainpid=%d\n",getpid());execl("./test","./test","a","b","c",(char *)0);
perror("execl error");执行结果如下:printf("main end\n");//执行了之后替换了程序,这一句不会被执行到;
exit(0);
}
6.进程创建示例
1).创建ps命令-execl的使用(结合fork 1)
exec系列单独是能使用的,但是没有多大意义.通常我们会结合fork一起使用;
fork+exec()是Linux上创建新进程的方式;
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
#include<assert.h>
#include<wait.h>int main()
{
printf("main pid=%d,ppid=%d\n",getpid(),getppid());
pid_t pid=fork();
assert(pid!=-1);if(pid==0)
{
printf("child pid=%d,ppid=%d\n",getpid(),getppid());
// execl("/bin/ps","-f",(char *)0);//省略了ps也对,但是最好写成上面的;
execl("/usr/bin/ps","ps","-f",NULL);
printf("execl error");
exit(0);
}wait(NULL);
exit(0);
}
比如我们在子进程退出前:
printf("child end!\n");
我们发现执行不到这一句,因为去执行ps去了,然后从ps退出进程了,除非execl执行失败.
2.fork和exec联合使用创建一个全新的进程(结合 fork2 )
当前主程序main通过fork复制产生一个子进程,子进程用新程序"newmain"替换自身; (newmain:打印参数内容和环境变量)
//main.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <assert.h>
#include <wait.h>
int main(int argc,char *argv[],char *envp[])
{
printf("main pid=%d\n",getpid());
pid_t pid=fork();
assert(pid!=-1);
if(pid==0)
{
char *myargv[]={"newmain","hello","abc","123",(char *)0};
//char *myenvp[]={"MYSTR=hello","VAL=100",(char *)0};
execve("./newmain",myargv,envp);
perror("execl error");
exit(0);
}
wait(NULL);
printf("main over\n");
exit(0);
}//newmain.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>int main(int argc,char *argv[],char *envp[])
{
printf("newmain pid=%d\n",getpid());
int i=0;
printf("argc=%d\n",argc);
for(;i<argc;i++)
{
printf("argv[%d]=%s\n",i,argv[i]);
}
for(i=0;envp[i]!=NULL;i++)
{
printf("envp[%d]=%s\n",i,envp[i]);
}
exit(0);
}
