Linux之进程程序替换理解

前言：
前篇开始进行了解学习Linux的fork函数、进城终止以及进城等待等相关知识内容，接下来学习Linux的进程替换，关于exec*函数族的知识，深入地了解这个强大的开源操作系统。
/知识点汇总/

1、进程程序替换

头文件：
#include <unistd.h>
exec*函数族：（…表示可变参数）
1.int execl(const char* path,const char* arg, …);
2.int execlp(const char* file,const char* arg, …);
3.int execle(const char* path,const char* arg, … ,char* const envp[]);
4.int execv(const char* path,char* const argv[]);
5.int execvp(const char* file,char* const argv[]);
6.int execvpe(const char* file,char* const argv[],char* const envp[]);

1.1、先看代码和现象

#include <unistd.h>  
#include <stdio.h>  
  
int main() {  
    printf("这是原程序的代码\n");  
    execl("/bin/ls", "ls", "-l", (char *)NULL);  
    printf("这行代码不会被执行\n");  
    return 0;  
}

根据程序现象可知：
利用exec(新的.exe可执行程序)来替换，当前的进程代码和数据.但是仍然是该进程，只是改变的代码和数据，并不创建新的进程。
即：老进程的壳子，执行新程序的内容。 — 进程替换技术

在Linux环境中，execl系列函数（包括execl、execlp、execle、execv、execvp和execvpe）是用来执行新的程序的。这些函数替换当前进程的映像为新的程序文件，并从该程序的main函数开始执行。一旦execl或其他exec函数被调用成功，原程序的剩余代码将不会被执行，因为原程序的内存映像已经被新的程序替换了。
换句话说，execl函数会导致当前进程停止执行，并被新的程序取代。新程序从它的main函数开始执行，并且与原程序没有直接的关联。因此，原程序中execl调用之后的任何代码都不会被执行。

1.2、替换的原理

进程 = 内核数据结构 + 代码和数据(此时在这步执行代码的进程替换，用新的程序覆盖掉，并不创建新的进程)
站在被替换的进程角度：本质就是这个程序被加载到内存了。

怎么加载？

exec函数可理解于Linux上的加载函数。 – 即程序替换
此类exec函数不关心返回值，因为exec*函数只要替换成功，就不会向后继续执行了；只要继续运行原代码了，一定是替换失败了。

1.3、回顾fork函数的应用

利用fork创建子进程，让子进程自己去替换
测试代码：

创建子进程，让子进程完成任务：

1.之前知识能，让子进程执行父进程代码的一部分
2.现在的exec技术，让子进程执行一个全新的程序。

2、使用所有的替换方法，并且认识函数参数的含义

2.1、exec*函数族

exec函数族：（…表示可变参数）
1.int execl(const char path,const char* arg, …);
2.int execlp(const char* file,const char* arg, …);
3.int execle(const char* path,const char* arg, … ,char* const envp[]);
4.int execv(const char* path,char* const argv[]);
5.int execvp(const char* file,char* const argv[]);
6.int execvpe(const char* file,char* const argv[],char* const envp[]);

以int execl(const char path,const char arg, …);为例**

l： list列表
path： 表示参数需要带路径，意思通过路径找到被替换的程序。
argv[]： 可理解为命令行参数的形式。命令列表。
…： 可变参数
p：用户可以不传文件的path，只需要传文件名(file)即可。
e：环境变量
注意：
a、如果是自定义的环境变量就是整体替换。
b、本质就是，查找这个程序，系统会自动在环境变量PATH中进行查找。
c、所以只要是可执行程序，即进程，那么都可以被替换。

抽象的理解参数就是：你要执行谁(path),你想要怎么执行(命令行参数argv[])

测试代码：

int execv(const char* path,char* const argv[]);
int execlp(const char* file,const char* arg, …);
int execvp(const char* file,char* const argv[]);
…

2.2、exec替换自定义的程序

我们都是替换的系统命令，能否替换自定义的程序呢？
可以，任何语言(c++/java/python/shell…)编写的可执行程序都可以。
测试代码：

测试代码：

int execle(const char* path,const char* arg, … ,char* const envp[]);
int execvpe(const char* file,char* const argv[],char* const envp[]);

小结：

所以我们就能实现环境变量的三种使用方法：
1.子进程中自定义环境变量；
2.继承老的环境变量给子进程，通过全局的environ
3.老的环境变量进行修改，如putenv()函数，新增环境变量
int putenv(char* string);

测试代码：

int putenv(char* string);

3、进程的替换的execve系统调用函数

exec*函数族属于3号手册，不属于2号手册的系统调用.

man 3 exec

只有一个属于系统调用：execve

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

扩展的exec*函数族底层都是使用的它，扩展出来主要是为了支持不同的使用或应用场景的需求。