進程間程序替換和minishell

文章目錄

• 進程間程序替換和minishell
• • 一、進程間程序替換的原理
  • 二、exec函數族的用法及
  • 三、它們之間的聯系
  • 四、簡易的shell

一、進程間程序替換的原理

1.用fork創建子進程后執行的是和父進程相同的程序(但有可能執行不同的代碼分支)，這樣就達不到創建進程的目的。

2.子進程往往要調用一種exec函數以執行另一個程序。當進程調用一種exec函數時,該進程的用戶空間代碼和數據完全被新程序替換,從新程序的啟動例程開始執行。

3.調用exec并不創建新進程,只是把進程的數據和代碼替換一下，讓其執行別的邏輯，所以調用exec前后該進程的pid并未改變。

如圖所示，有一個進程創建出的子進程本來是拷貝父進程的PCB，如果不進行分流，那么父子進程將會執行一摸一樣的邏輯，所以現在用exec函數族把子進程的數據段和代碼段替換掉，讓其執行別的邏輯

二、exec函數族的用法及

1.execl函數：

int execl(const char *path, const char *arg, ...); 參數解釋

const char *path	帶路徑的可執行程序（“/usr/bin/ls”）
const char *arg	給可執行程序傳遞的參數，但必須是以可執行程序名作為第一個參數（ls -a -l）
…	可變參數列表，必須以NULL結尾，作為終止符

2.execlp函數

int execlp(const char *file, const char *arg, ...); 參數解釋

const char *file	可執行程序的名稱，但是注意該可執行程序必須在PATH環境變量中可以被找到，否者就會替換失敗
const char *arg	給可執行程序傳遞的參數，但必須是以可執行程序名作為第一個參數（ls -a -l）
…	可變參數列表，必須以NULL結尾，作為終止符

總結一下exec函數族中代p和不帶p的區別：如果帶p，說明進程運行時會去環境變量中尋找，第一個參數直接傳遞可執行程序名即可。對于不帶p，第一個參數必須指明可執行程序的路徑。

3.execle函數

int execle(const char *path, const char *arg, ...,char *const envp[]); 參數解釋

const char *path	帶路徑的可執行程序
const char *arg	給可執行程序傳遞的參數，但必須是以可執行程序名作為第一個參數（ls -a -l）
…	可變參數列表，必須以NULL結尾，作為終止符
char *const envp[]	程序員自己組建環境變量，如果沒有則認為當前進程沒有環境變量，注意??環境變量也是以NULL結尾的

4.execv函數
總結一下帶e和不帶e的區別：如果函數帶e表示需要自己組裝環境變量。不帶e則不需要自己組裝環境變量

int execv(const char *path, char *const argv[]); 參數解釋

const char *path	帶路徑的可執行程序
const char *argv[]	給可執行程序傳遞的參數，但必須是以可執行程序名作為第一個參數，以NULL結尾

5.execvp函數

int execvp(const char *file, char *const argv[]); 參數解釋

const char *file	可執行程序名，不帶路徑
char *const argv[]	給可執行程序傳遞的參數，但必須是以可執行程序名作為第一個參數，以NULL結尾

6.execve函數

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

const char *path	帶路徑的可執行程序名
char *const argv[]	給可執行程序傳遞的參數，但必須是以可執行程序名作為第一個參數，以NULL結尾
char *const envp[]	程序員自己組建環境變量，如果沒有則認為當前進程沒有環境變量，注意??環境變量也是以NULL結尾的

用下面的方法方便理解記憶：

l(list) : 表示參數采用列表

v(vector) : 參數用數組

p(path) : 有p自動搜索環境變量PATH

e(env) : 表示自己維護環境變量

#include <unistd.h> int main() {char *const argv[] = {"ps", "-ef", NULL};char *const envp[] = {"PATH=/bin:/usr/bin", "TERM=console", NULL};execl("/bin/ps", "ps", "-ef", NULL);// 帶p的，可以使用環境變量PATH，無需寫全路徑execlp("ps", "ps", "-ef", NULL);// 帶e的，需要自己組裝環境變量execle("ps", "ps", "-ef", NULL, envp);execv("/bin/ps", argv);// 帶p的，可以使用環境變量PATH，無需寫全路徑execvp("ps", argv);// 帶e的，需要自己組裝環境變量execve("/bin/ps", argv, envp);exit(0); }

三、它們之間的聯系

1.聯系：

從上圖可以看到所有的庫函數exec底層都是調用系統調用函數exeve函數

2.對于它們返回值的理解：

這些函數如果調用成功則加載新的程序從啟動代碼開始執行,不再返回。

如果調用出錯則返回-1。

所以exec函數只有出錯的返回值而沒有成功的返回值

四、簡易的shell

#include <stdio.h> #include <sys/wait.h> #include <ctype.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h>char g_command[1024];//該函數的功能是獲取命令行輸入的數據 int GetCommand() {//因為開始獲得的內存中的內容是不定的，所以使用前要先初始化memset(g_command,'\0',sizeof(g_command));//這里需要為'\0'留一個位置，不能把g_command全部用來讀取內容,否者就沒有結束標志，容易發生內存訪問越界if(fgets(g_command,sizeof(g_command)-1,stdin)==NULL){printf("fgets is error!\n");return -1;}//printf("g_command:%s\n",g_command);return 0; }//解析字符串 char** DealCommand(char* command) {if(command==NULL&&*command=='\0'){printf("dealcommand is error\n");return NULL;}//用來保存命令static char* argv[1024]={0};int argc=0;while(*command){//isspace函數用來去掉多余的空格//isspace的返回值：如果當前字符是空格返回1，否則返回0//注意'\0'在issapce函數中不算空格的，所以要進行判斷while(!isspace(*command)&&*command!='\0'){argv[argc]=command;argc++;//去找下一個空格while(!isspace(*command)&&*command!='\0'){command++;}*command='\0';}command++;}argv[argc]=NULL;//for(int i=0;i<argc;i++)//{// printf("%d:%s ",i,argv[i]);//}//printf("\n");return argv; }//進行程序替換 int exec() {char** argv=DealCommand(g_command);pid_t pid =fork();if(pid<0){printf("foek is error!\n");return -1;}else if(pid==0){//child//如果argc中為NULL，就直接返回if(argv[0]==NULL){exit(-1);}//進行替換，execvp第一個參數是可執行程序名，第二個參數是該可執行程序的參數組成的數組execvp(argv[0],argv);//execl("/usr/bin/ls","ls","-a",NULL);}else{//fatherwaitpid(pid,NULL,0);}return 0; }int main() {//循環讀數據while(1){printf("[dev@localhost dev]$ ");int ret = GetCommand();if(ret == -1){//如果讀取失敗，繼續循環讀取，不能直接break調continue;}//處理解析數據//char** argv = DealCommand(g_command);//進行替換//exec(argv);exec();}return 0; }

總結

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