Linux系统编程篇—进程(五)exec族函数、exec族函数与fork函数的配合

exec族函数

fork创建一个子进程的目的

1、一个父进程希望复制自己,使父、子进程同时执行不同的代码段。
这在网络服务进程中是常见的——父进程等待客户端的服务请求。当这种请求到达时,父进程调用fork,使子进程处理此请求。父进程则继续等待下一个服务请求到达。
2、一个进程要执行一个不同的程序。
这对shell是常见的情况。在这种情况下,子进程从fork返回后立即调用exec。
exec族函数
功能:
  在调用进程内部执行一个可执行文件。可执行文件既可以是二进制文件,也可以是任何Linux下可执行的脚本文件。
函数族:
  exec函数族分别是:execl, execlp, execle, execv, execvp, execvpe

函数原型:
#include <unistd.h>
extern char **environ;
int execl(const char *path, const char *arg, ...);//常用
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);//常用
int execle(const char *path, const char *arg,..., char * const envp[]);
int execv(const char *path, char *const argv[]);//常用
int execvp(const char *file, char *const argv[]);//常用
int execvpe(const char *file, char *const argv[],char *const envp[]);
返回值:

exec函数族的函数执行成功后不会返回,调用失败时,会设置errno并返回-1,然后从原程序的调用点接着往下执行。

参数说明:

path:可执行文件的路径名字
arg:可执行程序所带的参数,第一个参数为可执行文件名字,没有带路径且arg必须以NULL结束
file:如果参数file中包含/,则就将其视为路径名,否则就按 PATH环境变量,在它所指定的各目录中搜寻可执行文件。

exec族函数参数极难记忆和分辨,函数名中的字符会给我们一些帮助:
l : 使用参数列表
p:使用文件名,并从PATH环境进行寻找可执行文件
v:应先构造一个指向各参数的指针数组,然后将该数组的地址作为这些函数的参数。
e:多了envp[]数组,使用新的环境变量代替调用进程的环境变量

下面将exac函数归为带l、带p、带v、带e 四类来说明参数特点。

一、带l的一类exac函数(l表示list),包括execl、execlp、execle,要求将新程序的每个命令行参数都说明为 一个单独的参数。这种参数表以空指针结尾。

以execl函数为例子来说明:

execl:

int execl(const char *path, const char *arg, ...);//常用

path:可执行文件的路径名字
arg:可执行程序所带的参数,第一个参数为可执行文件名字,没有带路径且arg必须以NULL结束

//文件execl.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
//函数原型:int execl(const char *path, const char *arg, ...);

int main(void)
{
    
    
    printf("before execl\n");
    if(execl("./echoarg","echoarg","abc",NULL) == -1)
    {
    
    
        printf("execl failed!\n");      
        perror("whyy"); //显示错误原因
    }
    printf("after execl\n");
    return 0;
}
//文件echoarg.c
#include <stdio.h>
int main(int argc,char *argv[])
{
    
    
    int i = 0;
    for(i = 0; i < argc; i++)
    {
    
    
        printf("argv[%d]: %s\n",i,argv[i]); 
    }
    return 0;
}
实验结果:

在这里插入图片描述
注:
perror()函数:打印错误原因
perror()
使用execl调用ls-l

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
//函数原型:int execl(const char *path, const char *arg, ...);

int main(void)
{
    
    
    printf("before execl\n");
    if(execl("/bin/ls","ls","-l",NULL) == -1)
    {
    
    
        printf("execl failed!\n");
        perror("why");
    }
    printf("after execl\n");
    return 0;
}
实验结果:

在这里插入图片描述
注:

whereis ls//查看ls指令的地址
date//获取系统时间
(execl("/bin/date","date",NULL,NULL);//获取系统时间

二、带p的一类exac函数,包括execlp、execvp、execvpe,如果参数file中包含/,则就将其视为路径名,否则就按 PATH环境变量,在它所指定的各目录中搜寻可执行文件。举个例子,PATH=/bin:/usr/bin

简单的说就是:如果使用的可执行文件在PATH里,则使用execlp可以不用详细描述绝对路径。

echo $PATH

echo $PATH 可以将系统PATH路径打印出来
打印结果
在这里插入图片描述
修改环境变量

export PATH=$PATH:/home/CLC/jinchen//将/home/CLC/jinchen添加进环境变量,
//$PATH意为引用,也可以将原环境变量里的内容都贴出来,如下
export PATH=/usr/lib/lightdm/lightdm:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/opt/FriendlyARM/toolschain/4.5.1/bin
:/home/CLC/jinchen//将/home/CLC/jinchen添加进环境变量,

再次查看环境变量:
在这里插入图片描述
显示已添加
运行/home/CLC/jinchen目录下的可执行文件不再需要./,可直接输入a.out运行。
在这里插入图片描述
同样的,使用execlp调用ls不再需要添加绝对路径,因为ls的可执行文件存放在环境变量下
实例:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
//函数原型:int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int main(void)
{
    
    
    printf("before execl\n");
    if(execl("ls","ls","-l",NULL) == -1)
    {
    
    
        printf("execl failed!\n");
        perror("why");
    }
    printf("after execl\n");
    return 0;
}
实验结果:

在这里插入图片描述

三、带v不带l的一类exac函数,包括execv、execvp、execve,应先构造一个指向各参数的指针数组,然后将该数组的地址作为这些函数的参数。

如char *arg[]这种形式,且arg最后一个元素必须是NULL,例如char *arg[] = {“ls”,”-l”,NULL};
下面以execvp函数为例说明:

实例:
//文件execvp.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
//函数原型:int execvp(const char *file, char *const argv[]);

int main(void)
{
    
    
    printf("before execlp****\n");
    char *argv[] = {
    
    "ps","-l",NULL};
    if(execvp("ps",argv) == -1) 
    {
    
    
        printf("execvp failed!\n");     
    }
    printf("after execlp*****\n");
    return 0;
}
实验结果:
ubuntu:~/test/exec_test$ gcc execvp.c -o execvp
ubuntu:~/test/exec_test$ ./execvp
before execlp****
F S   UID   PID  PPID  C PRI  NI ADDR SZ WCHAN  TTY          TIME CMD
0 R  1048 63491 74920  0  80   0 -  2860 -      pts/4    00:00:00 ps
0 S  1048 74920 74916  0  80   0 -  7579 wait   pts/4    00:00:00 bash

exec族函数与fork函数的配合

实现功能:当父进程检测到输入为1的时候,创建子进程把配置文件的字段值修改掉。

实例:

流程图:

在这里插入图片描述

名为jdemo15.c进程程序:
#include<stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
    
    
        int a= 0;
        int fork_r=0;
        while(1){
    
    
                printf("please input a num\n");
                printf("this is father,pid=%d\n",getpid());
                scanf("%d",&a);
                if(a==1){
    
    
                        fork_r=fork();
                        if(fork_r==0){
    
    
										sleep(2);
                                        printf("this is child,pid=%d\n",getpid());
                                        execl("./configout","configout",NULL,NULL);
                                     
                        }
                }else{
    
    
                        printf("waitting...\n");
                }
        }
        return 0;
}
名为config.c修改config文件的程序:
#include<sys/types.h>
#include<sys/stat.h>
#include<fcntl.h>
#include<stdio.h>
#include <unistd.h>
#include<string.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    
    
        char *readbuf=NULL;
        int fd_scr=0;
/*open scr file*/
        int scr_size=0;
        int read_num=0;
        fd_scr=open("a.config",O_RDWR);
        printf("open scr_file success\n");
        scr_size=lseek(fd_scr,0,SEEK_END);
        lseek(fd_scr,0,SEEK_SET);
        readbuf=(char*)malloc(sizeof(char)*scr_size+8);
        read_num=read(fd_scr,readbuf,scr_size);
        printf("first read data num:%d\n",read_num);
        printf("first content=\n%s\n",readbuf);
        char *p=strstr(readbuf,"leng=");
        if(p==NULL){
    
    
                printf("not found\n");
                exit(-1);
        }else{
    
    
                printf("successed\n");
        }
        p=p+strlen("leng=");
        *p ='8';
/*read scr file*/
        if(read_num!=-1){
    
    
                printf("second read data num:%d\n",read_num);
        }
        printf("second content=\n%s\n",readbuf);
        lseek(fd_scr,0,SEEK_SET);
        write(fd_scr,readbuf,read_num);
        close(fd_scr);
        return 0;
}
config文件内容
speed=5
leng=55
SCORE=90
LEVEL=95
实验结果:

在这里插入图片描述

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