嵌入式Linux：子進(jìn)程執(zhí)行新程序

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9 l& S( Z# Z' j( K! `8 w. I8 [- F8 k在 Linux 中，子進(jìn)程在創(chuàng)建后可以通過(guò) exec 系列系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行一個(gè)全新的程序。這種情況下，子進(jìn)程會(huì)替換原有的代碼和數(shù)據(jù)段，運(yùn)行一個(gè)新的可執(zhí)行程序，但它的進(jìn)程 ID（PID）保持不變。exec 系列調(diào)用包括多個(gè)變體，常見(jiàn)的有 execl()、execv()、execle()、execve() 等，它們的主要區(qū)別在于參數(shù)傳遞方式不同。
6 L$ k7 `; Z% C# g: Y
子進(jìn)程執(zhí)行新程序的流程如下：
" s$ o1 b+ Y  Q6 H9 D6 }

創(chuàng)建子進(jìn)程：使用 fork() 創(chuàng)建子進(jìn)程。

調(diào)用 exec：在子進(jìn)程中調(diào)用 exec 執(zhí)行新程序。

替換子進(jìn)程的內(nèi)存映像：exec 會(huì)替換子進(jìn)程的整個(gè)內(nèi)存空間，包括代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧等，只保留進(jìn)程的 PID 和一些特定屬性。

父進(jìn)程繼續(xù)執(zhí)行：父進(jìn)程保持不變，繼續(xù)執(zhí)行它的代碼，直到調(diào)用 wait() 等待子進(jìn)程結(jié)束。
4 G- {5 `3 V: q, ~8 T$ g1 ?
6 a  K3 E  e% x1 Fexec 系列函數(shù)通過(guò)不同的方式傳遞參數(shù)和環(huán)境變量，能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的程序替換。具體函數(shù)如下：
6 _# z' s7 n7 P: d

execve() 是最基礎(chǔ)的調(diào)用，允許自定義環(huán)境變量和參數(shù)。

execl() 和 execv() 提供了簡(jiǎn)化接口，execl() 使用可變參數(shù)，execv() 使用參數(shù)數(shù)組。

execlp() 和 execvp() 可以根據(jù) PATH 環(huán)境變量搜索程序。

execle() 和 execvpe() 提供自定義環(huán)境變量的支持。

1
+ \0 [4 ~/ q  f8 ]execve()
  A3 {, E# U- `/ Qexecve() 是最基礎(chǔ)的 exec 函數(shù)，所有其他 exec 系列函數(shù)都是基于它的。它直接接受路徑名、參數(shù)數(shù)組和環(huán)境變量數(shù)組。
& y3 m& }; X( P* a- N/ E: g
函數(shù)原型如下：
3 @3 b0 a( X( C; }$ _4 [

int execve(const char *filename, char *const argv[], char *const envp[]);
參數(shù)如下：
# M3 g/ A: l4 J: x3 r, R

filename：要執(zhí)行的文件的路徑（絕對(duì)或相對(duì)路徑）。

argv[]：參數(shù)列表（傳遞給程序的命令行參數(shù)）。第一個(gè)參數(shù)通常是程序本身的名稱(chēng)。

envp[]：環(huán)境變量列表。

使用 execve() 執(zhí)行 /bin/ls，傳遞了參數(shù) -l 和環(huán)境變量 PATH。
" M9 Q  h' Y/ x$ i8 |( ]2 Y& f

#include #include #include int main(void) {    char *argv[] = {"ls", "-l", NULL};      // 參數(shù)列表    char *envp[] = {"PATH=/bin", NULL};     // 環(huán)境變量        printf("執(zhí)行 ls 程序
7 y( t$ A9 v" g. N");        if (execve("/bin/ls", argv, envp) == -1) {        perror("execve error");    }        return 0;}
2
execl()
" Z8 u) ~. a9 |# g6 J; bexecl() 是 execve() 的簡(jiǎn)化版本，參數(shù)以可變長(zhǎng)度的方式傳遞（列表形式）。最后一個(gè)參數(shù)必須是 (char *) NULL。
% L+ O7 C- ~# Z: t5 W. U+ |$ J% x
函數(shù)原型如下：
$ Z6 ~! ^0 q, z( X) C- s
3 K1 z9 {- ^+ k: F; z* Y

int execl(const char *path, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);
參數(shù)如下：

path：可執(zhí)行文件的路徑。

arg：程序名稱(chēng)后接任意數(shù)量的參數(shù)，最后以 NULL 結(jié)束。

以下例子調(diào)用 execl()，通過(guò)可變參數(shù)傳遞給 ls 程序。
' Q& A7 G  s5 B* v
% N+ m& N8 j/ |( W- I: X0 L5 u

#include #include #include int main(void) {    printf("使用 execl 執(zhí)行 ls 程序
) r2 \# X* _4 d# m' e");    execl("/bin/ls", "ls", "-l", (char *) NULL);  // 傳遞可變長(zhǎng)度參數(shù)列表        // 如果 exec 調(diào)用失敗，返回 -1    perror("execl error");    return 0;}
3
5 I8 c$ ~6 k1 r8 P/ G" sexeclp()
execlp() 和 execl() 類(lèi)似，但它不需要提供文件的完整路徑。它會(huì)在 PATH 環(huán)境變量指定的目錄中搜索可執(zhí)行文件。
7 o4 n3 V$ v; y
% y' H  c* y) c& ?+ z$ |函數(shù)原型如下：
, i: k: N. s4 r+ s8 k) x, o
* b; t8 B. l6 D+ `: r

int execlp(const char *file, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);
0 h6 ]% z& j8 L7 `9 c+ {' q8 P5 j6 `參數(shù)如下：

file：要執(zhí)行的程序名（無(wú)需完整路徑）。

arg：程序名稱(chēng)及其他參數(shù)，最后以 NULL 結(jié)束。
/ z+ m' P1 L1 h* O
以下例中，execlp() 會(huì)根據(jù) PATH 環(huán)境變量查找 ls 程序的路徑。

) S+ g4 {1 n. Y; y- `3 Q1 Z4 q

#include #include #include int main(void) {    printf("使用 execlp 執(zhí)行 ls 程序
( j) \9 Z# V- t0 {' A2 M( P");    execlp("ls", "ls", "-l", (char *) NULL);  // 使用環(huán)境變量中的路徑搜索 ls 程序        perror("execlp error");    return 0;}
. K, V# [# _, U. O# i4
execle()
5 g7 Q. U% Z# [0 J/ wexecle() 類(lèi)似于 execl()，但允許傳遞環(huán)境變量數(shù)組。
- G. g* D0 F8 Q7 L
: ?, C- X3 g" o1 Q函數(shù)原型如下：
4 u: s2 M& t! {6 R. \

int execle(const char *path, const char *arg, ... /*, (char *) NULL, char * const envp[] */);參數(shù)如下：
5 {2 D; `, W' R0 M

path：可執(zhí)行文件路徑。

arg：程序名稱(chēng)及其他參數(shù)，最后以 NULL 結(jié)束。

envp[]：環(huán)境變量數(shù)組。

以下例子中，execle() 將自定義的環(huán)境變量傳遞給 ls 程序。

#include #include #include int main(void) {    char *envp[] = {"PATH=/bin", NULL};   // 設(shè)置環(huán)境變量        printf("使用 execle 執(zhí)行 ls 程序
");    execle("/bin/ls", "ls", "-l", (char *) NULL, envp);  // 傳遞環(huán)境變量        perror("execle error");    return 0;}
( Y1 u& F( r- |$ D7 M5
! j+ F) L" k6 ^. eexecv()
' P" ?- |6 T+ n+ m) I: sexecv() 是 execve() 的簡(jiǎn)化版本，不需要傳遞環(huán)境變量，只需要路徑和參數(shù)數(shù)組。
9 E3 l& L. Y: M! y  ^! c6 `5 U
函數(shù)原型如下：
4 l) M' D/ b# H, A. X7 W. q
0 N% P0 m0 T7 M" W7 A

int execv(const char *path, char *const argv[]);
/ @8 [" E" T6 R參數(shù)如下：
) f: f5 a8 U8 {

path：可執(zhí)行文件的路徑。

argv[]：參數(shù)數(shù)組。

  A  l/ K: _. O2 A$ R( @在該例中，execv() 使用參數(shù)數(shù)組執(zhí)行 ls。

#include #include #include int main(void) {    char *argv[] = {"ls", "-l", NULL};  // 參數(shù)數(shù)組     printf("使用 execv 執(zhí)行 ls 程序
");    execv("/bin/ls", argv);  // 傳遞參數(shù)數(shù)組        perror("execv error");    return 0;}
6
- X  D% Q7 n" x9 bexecvp()
4 ?1 s* _- x, ^2 |execvp() 和 execv() 類(lèi)似，但它會(huì)根據(jù) PATH 環(huán)境變量查找可執(zhí)行文件。
4 P) n5 ?9 E: ?( w! x
5 {  P: _& c9 J/ O' X6 t函數(shù)原型如下：

$ }3 Q( o; \8 d: J: D6 }

int execvp(const char *file, char *const argv[]);
& ?/ ^. K3 ?3 \5 J- R0 B$ V參數(shù)如下：

file：可執(zhí)行文件的名稱(chēng)。

argv[]：參數(shù)數(shù)組。
5 K, w/ V$ E9 i1 ^# S' V8 n3 {
' k; I0 t7 h9 h! Eexecvp() 不要求完整路徑，會(huì)自動(dòng)在 PATH 中查找 ls。
! i' V$ c$ i8 g
% f3 P. S( L5 c- U8 i7 ]: i0 d

#include #include #include int main(void) {    char *argv[] = {"ls", "-l", NULL};  // 參數(shù)數(shù)組     printf("使用 execvp 執(zhí)行 ls 程序
");    execvp("ls", argv);  // 根據(jù) PATH 搜索并執(zhí)行程序        perror("execvp error");    return 0;}
7
execvpe()
; p9 a8 Y$ _! h* ^/ m6 N6 O) P/ kexecvpe() 是 execvp() 的擴(kuò)展，允許傳遞自定義的環(huán)境變量。

函數(shù)原型如下：

int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);
: s' G4 \$ n5 E4 |" l9 H1 ~) V$ e參數(shù)如下：
! z  I' m" n5 Q6 o9 X; I0 g

file：要執(zhí)行的程序名稱(chēng)。

argv[]：參數(shù)數(shù)組。

envp[]：環(huán)境變量數(shù)組。

4 E7 Q1 @5 R  u% G- g7 T9 p& y$ Q在以下示例中，execvpe() 使用自定義環(huán)境變量執(zhí)行程序。
( N5 b8 [6 M& |4 \( O+ `) r7 x. B

#include #include #include int main(void) {    char *argv[] = {"ls", "-l", NULL};  // 參數(shù)數(shù)組    char *envp[] = {"PATH=/bin", NULL}; // 環(huán)境變量     printf("使用 execvpe 執(zhí)行 ls 程序
");    execvpe("ls", argv, envp);  // 使用 PATH 環(huán)境變量執(zhí)行程序        perror("execvpe error");    return 0;}
- W$ m6 ~% F: P+ u1 w子進(jìn)程執(zhí)行新程序時(shí)，可以通過(guò) exec 系列系統(tǒng)調(diào)用替換子進(jìn)程的內(nèi)存空間，執(zhí)行新的二進(jìn)制程序。exec 系列調(diào)用的不同變體提供了靈活的參數(shù)傳遞方式，適應(yīng)不同場(chǎng)景需求。通過(guò)合理使用 fork() 和 exec()，可以實(shí)現(xiàn)高效的多進(jìn)程編程，確保資源的有效利用和進(jìn)程的靈活控制。
7 D$ O* g3 x1 H( u


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