exec

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曾提及用fork函数创建新的子进程后，子进程往往要调用一种exec函数以执行另一个程序。当进程调用一种exec函数时，该进程执行的程序完全替换为新程序，而新程序则从其main函数开始执行。因为调用exec并不创建新进程，所以前后的进程ID并未改变。exec只是用磁盘上的一个新程序替换了当前进程的正文段、数据段、堆段和栈段。

有7种不同的exec函数可供使用，它们常常被统称为exec函数，我们可以使用这7个函数中的任一个。这些exec函数使得UNIX系统进程控制原语更加完善。用fork可以创建新进程，用exec可以初始执行新的程序。exit函数和wait函数处理终止和等待终止。这些是我们需要的基本的进程控制原语。

#include <unistd.h>
int execl(const char *pathname, const char *arg0, ... /* (char *)0 */ );int execv(const char *pathname, char *const argv[]); int execle(const char *pathname, const char *arg0, .../* (char *)0, char *const envp[] */ );int execve(const char *pathname, char *const argv[], char*const envp[]);int execlp(const char *filename, const char *arg0, ... /*(char *)0 */ );int execvp(const char *filename, char *const argv[]);int fexecve(int fd, char *const argv[], char *const envp[]);

7个函数返回值:若出错，返回−1;若成功，不返回这些函数之间的第一个区别是前4个函数取路径名作为参数，后两
个函数则取文件名作为参数，最后一个取文件描述符作为参数。当指定 filename作为参数时:

•如果filename中包含/，则就将其视为路径名;
•否则就按PATH环境变量，在它所指定的各目录中搜寻可执行文件。
PATH 变量包含了一张目录表(称为路径前缀)，目录之间用冒号(:)分隔。例如，下列name=value环境字符串指定在4个目录中进行搜索。

PATH=/bin:/usr/bin:/usr/local/bin:.

最后的路径前缀.表示当前目录。(零长前缀也表示当前目录。在 value的开始处可用:表示，在行中间则要用::表示，在行尾以:表示。)

如果execlp或execvp使用路径前缀中的一个找到了一个可执行文件，但是该文件不是由连接编辑器产生的机器可执行文件，则就认为该文件是一个shell脚本，于是试着调用/bin/sh，并以该filename作为shell的输入。

fexecve函数避免了寻找正确的可执行文件，而是依赖调用进程来完成这项工作。调用进程可以使用文件描述符验证所需要的文件并且无竞争地执行该文件。否则，拥有特权的恶意用户就可以在找到文件位置并且验证之后，但在调用进程执行该文件之前替换可执行文件(或可执行文件的部分路径)

函数 execl、execlp和execle要求将新程序的每个命令行参数都说明为一个单独的参数。这种参数表以空指针结尾。对于另外4个函数 (execv、execvp、execve和fexecve)，则应先构造一个指向各参数的指针数组，然后将该数组地址作为这4个函数的参数。

在使用ISO C原型之前，对execl、execle和execlp三个函数表示命令行参数的一般方法是:

char *arg0, char *arg1, ..., char *argn, (char *)0
这种语法显式地说明了最后一个命令行参数之后跟了一个空指针。如果用常量0来表示一个空指针，则必须将它强制转换为一个指针;否则它将被解释为整型参数。如果一个整型数的长度与char *的长度不同，那么exec函数的实际参数将出错。

最后一个区别与向新程序传递环境表相关。以e结尾的3个函数 (execle、execve和fexecve)可以传递一个指向环境字符串指针数组的指针。其他4个函数则使用调用进程中的environ变量为新程序复制现有的环境(回忆7.9节及图7-8中对环境字符串的讨论。其中曾提及如果系统支持setenv和putenv这样的函数，则可更改当前环境和后面生成的子进程的环境，但不能影响父进程的环境)。通常，一个进程允许将其环境传播给其子进程，但有时也有这种情况，进程想要为子进程指定某一个确定的环境。例如，在初始化一个新登录的shell时，login程序通常创建一个只定义少数几个变量的特殊环境，而在我们登录时，可以通过shell启动文件，将其他变量加到环境中。
在使用ISO C原型之前，execle的参数是:

char *pathname, char *arg0, ..., char *argn, (char *)0, char *envp[]

从中可见，最后一个参数是指向环境字符串的各字符指针构成的数组的指针。而在ISO C原型中，所有命令行参数、空指针和envp指针都用省略号(...)表示。
这7个exec函数的参数很难记忆。函数名中的字符会给我们一些帮助。字母p表示该函数取filename作为参数，并且用PATH环境变量寻找可执行文件。字母l表示该函数取一个参数表，它与字母v互斥。v表示该函数取一个argv[ ]矢量。最后，字母e表示该函数取envp[ ]数组，而不使用当前环境。

image.png

每个系统对参数表和环境表的总长度都有一个限制。
这种限制是由ARG_MAX给出的。在POSIX.1系统中，此值至少是4 096字节。当使用shell的文件名扩充功能产生一个文件名列表时，可能会受到此值的限制。

为了摆脱对参数表长度的限制，我们可以使用xargs(1)命令，将长参数表断开成几部分。

前面曾提及，在执行exec 后，进程ID没有改变。但新程序从调用进程继承了的下列属性:

• 进程ID和父进程ID •实际用户ID和实际组ID •附属组ID
•进程组ID
•会话ID
•控制终端
•闹钟尚余留的时间
•当前工作目录
•根目录
•文件模式创建屏蔽字
•文件锁
•进程信号屏蔽
•未处理信号
•资源限制
•nice值
•tms_utime、tms_stime、tms_cutime以及tms_cstime值

注意文件描述符

对打开文件的处理与每个描述符的执行时关闭(close-on-exec)标
志值有关

FD_CLOEXEC标志的说明，进程中每个打开描述符都有一个执行时关闭标志。若设置了此标志，则在执行exec 时关闭该描述符;否则该描述符仍打开。除非特地用fcntl设置了该执行时关闭标志，否则系统的默认操作是在exec后仍保持这种描述符打开。

意，在exec前后实际用户ID和实际组ID保持不变，而有效ID是否改变则取决于所执行程序文件的设置用户ID位和设置组ID位是否设置。如果新程序的设置用户ID位已设置，则有效用户ID变成程序文件所有者的ID;否则有效用户ID不变。对组ID的处理方式与此相同。

在很多UNIX实现中，这7个函数中只有execve是内核的系统调用。另外6个只是库函数，它们最终都要调用该系统调用。

image.png

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>int main() {execlp("echo", "echo","only 1 args", (char*) 0);return 0;
}

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