1、exec函数簇

exec总共有7个函数，称为exec函数簇。当进程调用exec函数时，该进程执行的程序完全替换为新程序，而新程序则从main函数开始执行。因为exec并不是创建新进程，所以前后进的进程ID没有改变。exec只是用磁盘上一个新程序替换了当前进程的正文段、数据段、堆段和栈段。

#include <unistd.h>

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[]);

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

int fexecve(int fd, char *const argv[], char *const envp[]);

带l的函数，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。

execl("/bin/ls", "ls", NULL);

带v的函数，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。

char *argv[] = {"ls", "-a", "-l", NULL};
execvp("ls", argv);

带p的函数，execlp，execvp，表示第一个参数无需给出具体的路径，只需给出函数名即可，系统会在PATH环境变量中寻找所对应的程序

execlp("ls", "ls", "-l", NULL);

带e的函数，execle，将环境变量传递给需要替换的进程，原来的环境变量不再起作用。

char *envp[] = {"AA=11", "BB=22", NULL};
execle("./env", "env", NULL, envp);

带f的函数， fexecve，取文件描述符作为参数。

2、system()

system()函数执行了三步操作：

fork一个子进程；
在子进程中调用exec函数去执行command；
在父进程中调用wait去等待子进程结束。对于fork失败，system()函数返回-1。如果exec执行成功，也即command顺利执行完毕，则返回command通过exit或return返回的值。（注意，command顺利执行不代表执行成功，比如command："rm debuglog.txt"，不管文件存不存在该command都顺利执行了）如果exec执行失败，也即command没有顺利执行，比如被信号中断，或者command命令根本不存在，system()函数返回127. 如果command为NULL，则system()函数返回非0值，一般为1。

我们看到system在执行期间调用进程会一直等待shell命令执行完成(waitpid等待子进程结束)才返回，我们可以理解system为串行执行，在执行期间调用进程放弃了”控制权”。

int system(const char * cmdstring)
{
    pid_t pid;
    int status;
    if(cmdstring == NULL)
    {
        return (1); //如果cmdstring为空，返回非零值，一般为1
    }
    if((pid = fork()) < 0)
    {
        status = -1; //fork失败，返回-1
    }
    else if(pid == 0)
    {
        execl("/bin/sh", "sh", "-c", cmdstring, (char *)0);
        _exit(127); // exec执行失败返回127，注意exec只在失败时才返回现在的进程，成功的话现在的
        进程就不存在啦~~
    }
    else //父进程
    {
        while(waitpid(pid, &status, 0) < 0)
        {
            if(errno != EINTR)
            {
                status = -1; //如果waitpid被信号中断，则返回-1
                break;
            }
        }
    }
    return status; //如果waitpid成功，则返回子进程的返回状态
}

3、popen()

popen总是和pclose一起出现被使用的。popen() 创建一个匿名管道，通过fork或者invoke一个子进程,然后执行command。返回值在标准IO流中，由于是在管道之中，因此数据流是单向的，command只能产生stdout或者读取stdin，因此type只有两个值：‘w’或‘r’。r表示command从管道中读取数据流，而w表示command的stdout输出到管道中。command无法同时读取和输出。popen返回该FIFO数据流的指针。并行执行，可以在程序中读取命令的标准输出，也可在程序中写入命令的标准输入。
pclose函数关闭标准IO流，等待命令的终止，然后返回shell的终止状态。

static pid_t    *childpid = NULL;  
                        /* ptr to array allocated at run-time */  
static int      maxfd;  /* from our open_max(), {Prog openmax} */  

#define SHELL   "/bin/sh"  

FILE* popen(const char *cmdstring, const char *type)  
{  
    int     i, pfd[2];  
    pid_t   pid;  
    FILE    *fp;  

    /* only allow "r" or "w" */  
    if ((type[0] != 'r' && type[0] != 'w') || type[1] != 0) {  
        errno = EINVAL;     /* required by POSIX.2 */  
        return(NULL);  
    }  

    if (childpid == NULL) {     /* first time through */  
        /* allocate zeroed out array for child pids */  
        maxfd = open_max();  
        if ( (childpid = calloc(maxfd, sizeof(pid_t))) == NULL)  
            return(NULL);  
    }  

    if (pipe(pfd) < 0)  
        return(NULL);   /* errno set by pipe() */  

    if ( (pid = fork()) < 0)  
        return(NULL);   /* errno set by fork() */  
    
    /* child */ 
    else if (pid == 0) {                             
        if (*type == 'r') {  
            close(pfd[0]);  
            if (pfd[1] != STDOUT_FILENO) {  
                dup2(pfd[1], STDOUT_FILENO);  // 子进程的标准输出写到pfd[1]
                close(pfd[1]);  
            }  
        } else {  
            close(pfd[1]);  
            if (pfd[0] != STDIN_FILENO) {  
                dup2(pfd[0], STDIN_FILENO);  // 子进程从的标准输入从pfd[0]读入
                close(pfd[0]);  
            }  
        }  
          /* close all descriptors in childpid[] */  
        for (i = 0; i < maxfd; i++)  
            if (childpid[i] > 0)  
                close(i);  

        execl(SHELL, "sh", "-c", cmdstring, (char *) 0);  
        _exit(127);  
    }  

    /* parent */  
    if (*type == 'r') {  
        close(pfd[1]);  
        if ((fp = fdopen(pfd[0], type)) == NULL)  
            return(NULL);  
    } else {  
        close(pfd[0]);  
        if ((fp = fdopen(pfd[1], type)) == NULL)  
            return(NULL);  
    }  
    childpid[fileno(fp)] = pid; /* remember child pid for this fd */  
    return(fp);  
}

popen和system的区别

1、exec函数簇

2、system()

3、popen()

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