Linux系统编程之程序的执行(exec函数族)

Posted 2023-05-07

参考技术A

程序文件存储在磁盘上，当系统需要执行程序时将其加载至内存中形成进程。我们程序员可以通过一些调用，使进程能以全新的程序来替换当前运行的程序。

Linux环境下使用exec()函数执行一个新的程序，该函数在文件系统中搜索指定路径的文件，并将该文件内容复制到调用exec()函数的地址空间，取代原进程的内容。

exec()函数原型，如下（其实有很多，其实大部分使用方式都是大同小异的...）

参数其实很简单，一个要pathname也就是要执行的程序的环境变量后面是这个程序的参数（系统自带的可执行程序如，ls,cp,cat 等），另一个是要filename也就是要执行的程序的文件名后面是这个程序的参数。

execlp():

execl()

Linux调用可执行程序

在C/C++程序中，经常需要调用其它的程序来先成某项任务，例如其它的C/C++程序、操作系统命令或Shell脚本，C/C++提供了exec函数族和system函数来实现这个功能。

一、exec函数族

exec函数族提供了一个在进程中启动另一个程序执行的方法。它可以根据指定的文件名或目录名找到可执行文件，并用它来取代原调用进程的数据段、代码段和堆栈段，在执行完之后，原调用进程的内容除了进程号外，其他全部被新的进程替换了。还有，这里的可执行文件既可以是二进制文件，也可以是Linux下任何可执行的脚本文件。

exec函数族的声明如下：

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 execvpe(const char *file, char *const argv[],char *const envp[]);

参数说明：

path：要执行的程序路径。可以是绝对路径或者是相对路径。在execv、execl和execle这三个函数中，使用带路径名的文件名作为参数。

file：要执行的程序名称。如果该参数中包含“/”字符，则视为路径名直接执行；否则视为单独的文件名，系统将根据PATH环境变量指定的路径顺序搜索指定的文件。

argv：命令行参数的数组。

envp：带有该参数的exec函数可以在调用时指定一个环境变量数组。其他不带该参数的exec函数则使用调用者进程的环境变量。

arg：程序的第0个参数，即程序名自身。相当于argv[0]。

…：命令行参数列表。调用相应程序时有多少命令行参数，就需要有多少个输入参数项。注意：在使用此类函数时，在所有命令行参数的最后应该增加一个空的参数项(NULL)，表明命令行参数结束。

如果执行失败则直接返回-1，失败原因存于errno 中。

如果执行成功则函数不会返回，这句话可能难以理解，当在主程序中成功调用execl后，被调用的程序将取代调用者程序，也就是说，execl函数之后的代码都不会被执行。

在实际开发中，最常用的是execl函数，其它的极少使用，我就不介绍了，如果大家认为execl满足不了实际开发的需求，再去研究其它几个函数。

示例（book266.cpp）

/*
 * 程序名：book266.cpp，此程序用于演示用execl函数执行程序。
 * 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
  int iret=execl("/bin/lss","/bin/ls","-l","/usr/include/stdio.h",0);   // /bin/lss不存在，执行不能成功。
  // int iret=execl("/bin/ls","/bin/ls","-l","/usr/include/stdio.h",0); // 可以调用成功的代码。
  printf("iret=%d
",iret);
  if (iret==-1) printf("%d:%s
",errno,strerror(errno));
}

我们先测试执行失败的情况，启用以下代码。

  int iret=execl("/bin/lss","/bin/ls","-l","/usr/include/stdio.h",0);   // /bin/lss不存在，执行不能成功。

运行效果

再测试执行成功的情况，启用以下代码。

  int iret=execl("/bin/ls","/bin/ls","-l","/usr/include/stdio.h",0); // 可以调用成功的代码。

运行效果

从book266执行的结果可以看出，主程序中成功调用execl后，execl函数之后的代码都不会被执行。

二、system函数

system函数提供了另一种简单的执行程序的方法，把需要执行的命令用一个参数传给system函数。

system函数的声明如下：

int system(const char * string);

system会调用fork产生子进程，由子进程来调用/bin/sh -c string来执行参数string字符串所代表的命令，此命令执行完后随即返回原调用的进程。在调用system期间SIGCHLD信号会被暂时搁置，SIGINT和SIGQUIT 信号则会被忽略。

如果fork失败 返回-1，出现错误。

如果execl失败，表示不能执行shell，返回值相当于shell执行了exit（127）。

如果执行成功则返回子shell的终止状态。

如果system在调用/bin/sh时失败则返回127，其他失败原因返回-1。若参数string为空指针（NULL），仅当命令处理程序可用时，返回非零值。如果system调用成功则最后会返回执行shell命令后的返回值，但是此返回值也有可能为system调用/bin/sh失败所返回的127，因此最好能再检查errno 来确认执行成功。

示例（book269.cpp）

/*
 * 程序名：book269.cpp，此程序用于演示用system函数执行程序。
 * 作者：C语言技术网(www.freecplus.net) 日期：20190525
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>

int main() 
{ 
  int iret;

  // 调用不成功的代码。
  iret=system("/bin/lss -l /usr/include/stdio.h"); 
  printf("iret=%d
",iret);
  if (iret==-1) printf("%d:%s
",errno,strerror(errno));

  // 可以调用成功的代码。
  iret=system("/bin/ls -l /usr/include/stdio.h"); 
  printf("iret=%d
",iret);
  if (iret==-1) printf("%d:%s
",errno,strerror(errno));
}

运行效果

三、版权声明

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来源：C语言技术网（www.freecplus.net）
作者：码农有道

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