Linux C程序修改进程名称

Posted 2021-06-16 彼方丶

Linux C程序修改进程名称

• 1、前言
• 2、命令行参数(argc, argv)以及环境变量(environ)介绍
• • 2.1、C程序典型的存储空间布局
  • 2.2、argc, argv介绍
  • 2.3、environ介绍
  • 2.4、编写程序验证修改进程名是否可以成功
  • 2.5、查看进程名变长之后影响了那部分内存的数据
  • 2.6、结论
• 3、Redis修改进程名的做法
• 4、总结

1、前言

Linux C程序运行时，进程的名称通常就是argv[0]，而通过修改内存中argv[0]存储的内容就可以修改进程名了。下面对此作详细介绍。

2、命令行参数(argc, argv)以及环境变量(environ)介绍

2.1、C程序典型的存储空间布局

如图所示，是C程序典型的存储空间布局，可以很明显看到命令行参数和环境变量处在最顶端，而且是挨在一起的，命令行参数后面紧接着就是环境变量，具体的内容大家可以自行看一下《UNIX环境高级编程》第七章，下图也是从里面摘录出来的

2.2、argc, argv介绍

每个C语言程序都必须有一个称为main的函数，一般形式为int main(int argc, char* argc[])，改函数作为程序启动的起点。执行程序时，命令行参数通过argc和argv这两个两个入参传递给main函数。第一个表示命令行参数的个数，而第二个参数则是一个指向命令行参数的指针数组，每一参数都是C类型字符串，以空字符\\0结尾的，而最后一个参数argc[argv]则是一个空指针NULL。其中第一个字符串(argv[0])，则是该程序的名称，也就是运行时的进程名。

内存示例如图所示

2.3、environ介绍

每一个进程都有与其相关的称为环境列表（environment list）的字符串数组。其中每个字符串都以名称=值（name=value）形式定义。新进程在创建时，会继承其父进程的环境副本，子进程创建后，父、子进程均可更改各自的环境变量，且这些变更对对方而言不再可见。
在C程序中，可以使用全局变量extern char** environ获取环境变量表（C运行时启动代码定义了该变量并以当前环境列表位置为其赋值）environ与argv参数比较相似，是一个指针数组，数组每个成员指向C类型字符串，最后一个指针也是一个NULL。

内存示例如图所示

2.4、编写程序验证修改进程名是否可以成功

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
    sleep(8);
    strcpy(argv[0], "112233445566");
    while (1);                                                                                                           
 
    return 0;
}

代码如上，可以看到，程序先休眠8秒钟，然后修改argv[0]的值，编译运行一下，运行结果如下，可以看到，一开始进程名是./all，8秒后就变成了112233445566，修改成功，而且我们也能看出一点细节，那就是修改后的进程名超过了原先的进程名也没有报错，有可能的原因是argc[0]后面的内存也是可用的（其实从内存布局就可以看出来可用了）

2.5、查看进程名变长之后影响了那部分内存的数据

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

extern char** environ;

int main(int argc, char* argv[])
{
    printf("begin environ:\\n");
    for (int i = 0; environ[i] != NULL && i < 5; i++)
        printf("%s\\n", environ[i]);

    sleep(5);
    strcpy(argv[0], "112233445566");
    printf("\\n\\n");

    printf("end environ:\\n");
    for (int i = 0; environ[i] != NULL && i < 5; i++)
        printf("%s\\n", environ[i]);

    return 0;
}

代码如上，为了方便显示，环境变量只打印前五个，看看效果就行。运行结果如下图所示，可以看到，一开始打印的第一个环境变量为XDG_SESSION_ID=3585，当修改完进程名之后，该变量变为445566，原先进程名为./all，加上结束符是6个字节，剩余四个字节的内容也就是445566刚好把第一个环境变量的内存给覆盖了（这里没有传入参数，所以覆盖的是环境变量的内存）。

2.6、结论

Linux C程序中传入参数和环境变量是存放在一段连续的内存空间的，而argv和environ这两个指针数组里面存放的指针就是指向这些内存的

3、Redis修改进程名的做法

Redis作为一个优秀的企业级存储框架，里面有许多值得学习的地方，而里面也有一段代码修改进程名的，接下来看看Redis是如何实现的

extern char **environ;

static struct {
	/* original value */
	const char *arg0;

	/* title space available */
	char *base, *end;

	 /* pointer to original nul character within base */
	char *nul;

	_Bool reset;
	int error;
} SPT;

void spt_init(int argc, char *argv[]) {
    char **envp = environ;
	char *base, *end, *nul, *tmp;
	int i, error, envc;

	if (!(base = argv[0]))
		return;

	nul = &base[strlen(base)];
	end = nul + 1;

	for (i = 0; i < argc || (i >= argc && argv[i]); i++) {
		if (!argv[i] || argv[i] < end)
			continue;

		if (end >= argv[i] && end <= argv[i] + strlen(argv[i]))
			end = argv[i] + strlen(argv[i]) + 1;
	}

	for (i = 0; envp[i]; i++) {
		if (envp[i] < end)
			continue;

		if (end >= envp[i] && end <= envp[i] + strlen(envp[i]))
			end = envp[i] + strlen(envp[i]) + 1;
	}
	envc = i;

	if (!(SPT.arg0 = strdup(argv[0])))
		goto syerr;

	if (!(tmp = strdup(program_invocation_name)))
		goto syerr;

	program_invocation_name = tmp;

	if (!(tmp = strdup(program_invocation_short_name)))
		goto syerr;

	program_invocation_short_name = tmp;

    /* Now make a full deep copy of the environment and argv[] */
	if ((error = spt_copyenv(envc, envp)))
		goto error;

	if ((error = spt_copyargs(argc, argv)))
		goto error;

	SPT.nul  = nul;
	SPT.base = base;
	SPT.end  = end;

	return;
syerr:
	error = errno;
error:
	SPT.error = error;
}

从代码中可以看出以下几点：

1. base指向的是argv[0]，nul指向argv[1]，而end经过两个for循环遍历之后指向的是传入参数+环境变量内存空间的最末尾
2. 使用strdup函数将原本的进程名复制给SPT.arg0
3. spt_copyenv和spt_copyargs函数的作用是将原先的传入参数（从argv[1]开始）和环境变量复制到一个新的内存区域，然后原先的指针数组里元素指向新的内存地址，完成了数据的迁移
4. 经过上面的步骤之后，argv[0]还是指向原来的地址，而其他的传入参数以及环境变量均指向新的内存空间了，现在就可以任意修改进程名而不影响其他数据了

4、总结

本文介绍了如何修改Linux C程序的进程名，以及Redis源代码中是如何在保持原有传入参数以及环境变量的情况下，对程序的进程名进行修改。测试代码比较简单，大家可以自行编写程序去进行测试验证