exec函数介绍（整理）（附带：操作系统实验一：进程控制实验代码）

（1）exec函数说明

fork函数是用于创建一个子进程，该子进程几乎是父进程的副本，而有时我们希望子进程去执行另外的程序，exec函数族就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，其他全部被新程序的内容替换了。另外，这里的可执行文件既可以是二进制文件，也可以是Linux下任何可执行脚本文件。

（2）在Linux中使用exec函数族主要有以下两种情况

当进程认为自己不能再为系统和用户做出任何贡献时，就可以调用任何exec 函数族让自己重生。

如果一个进程想执行另一个程序，那么它就可以调用fork函数新建一个进程，然后调用任何一个exec函数使子进程重生。

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exec和fock简述

exec系统调用从指定程序重新初始化进程，虽然进程还在，但程序已经改变了。

fock系统调用仅通过复制指令、用户数据和系统数据段来创建从现存进程克隆的新进程，该新进程不是从程序初始化得来的，所以旧进程和新进程执行同样的指令。

除启动UNIX内核本身外，exec是程序在UNIX上获得执行的唯一方法，不仅shell使用exec执行程序，而且shell和其祖先shell也会被exec调用。fock是创建新进程的唯一方式。

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系统调用exec是以新的进程去代替原来的进程，但进程的PID保持不变。因此，可以这样认为，exec系统调用并没有创建新的进程，只是替换了原来进程上下文的内容。原进程的代码段，数据段，堆栈段被新的进程所代替。

一个进程主要包括以下几个方面的内容:

(1)一个可以执行的程序

(2) 与进程相关联的全部数据(包括变量，内存，缓冲区)

(3)程序上下文(程序计数器PC,保存程序执行的位置)

exec是一个函数簇，由6个函数组成，分别是以excl和execv打头的。

执行exec系统调用，一般都是这样，用fork()函数新建立一个进程，然后让进程去执行exec调用。我们知道，在fork()建立新进程之后，父进各与子进程共享代码段，但数据空间是分开的，但父进程会把自己数据空间的内容copy到子进程中去，还有上下文也会copy到子进程中去。而为了提高效率，采用一种写时copy的策略，即创建子进程的时候，并不copy父进程的地址空间，父子进程拥有共同的地址空间，只有当子进程需要写入数据时 (如向缓冲区写入数据),这时候会复制地址空间，复制缓冲区到子进程中去。从而父子进程拥有独立的地址空间。而对于fork()之后执行exec后，这种策略能够很好的提高效率，如果一开始就copy,那么exec之后，子进程的数据会被放弃，被新的进程所代替。
总之，如果你用exec调用，首先应该fork一个新的进程，然后exec
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说了很多，但自己用的时候还是没有彻底理解execve函数的运用，忘记了它的性质：系统调用exec是以新的进程去代替原来的进程，但进程的PID保持不变。因此，可以这样认为，exec系统调用并没有创建新的进程，只是替换了原来进程上下文的内容。原进程的代码段，数据段，堆栈段被新的进程所代替。
来看一个例子吧：
示例代码：
要求：
编写一个多进程并发执行程序。父进程首先创建一个执行ls命令的子进程然后再创建一个执行ps命令的子进程，并控制 ps 命令总在 ls 命令之前执行。

/*
* Function : 多进程的并发执行
*/#include "myTest1.h" int main(int argc, char *argv[]){int i;int pid1, pid2; //存放子进程号 int status1, status2; //存放子进程返回状态第二部分 操作系统算法实验 char *args1[] = { "/bin/ls","-a",NULL }; //子进程1要缺省执行的命令 char *args2[] = { "/bin/ps","-l",NULL }; //子进程2要缺省执行的命令 signal(SIGINT, (sighandler_t)sigcat); //注册一个本进程处理键盘中断的函数 pid1 = fork(); //建立子进程 1if (pid1 < 0) // 建立子进程失败? {printf("Create Process1 fail!\n");exit(EXIT_FAILURE);}if (pid1 == 0) // 子进程执行代码段 {//报告父子进程进程号 printf("I am Child1 process %d\nMy father is %d\n", getpid(), getppid());pause(); //暂停，等待键盘中断信号唤醒 //子进程1被键盘中断信号唤醒继续执行 printf("%d child1 will Running: \n", getpid()); // //装入并执行新的程序 status1 = execve(args1[0], args1, NULL);}else //父进程执行代码段 {printf("\nI am Parent process %d\n", getpid()); //报告父进程进程号 pid2 = fork();if(pid2<0){printf("Create Process2 fail!\n");exit(EXIT_FAILURE);}if (pid2 == 0) // 子进程执行代码段 {//报告父子进程进程号 printf("I am Child2 process %d\nMy father is %d\n", getpid(), getppid());//装入并执行新的程序 status2 = execve(args2[0], args2, NULL);//子进程2执行完了，唤醒子进程1/* 系统调用exec是以新的进程去代替原来的进程，但进程的PID保持不变。因此，可以这样认为，exec系统调用并没有创建新的进程，只是替换了原来进程上下文的内容。原进程的代码段，数据段，堆栈段被新的进程所代替。 *///所以，下面的部分并没有执行，所以需要手动按Ctrl+C唤醒，而不是自动发信号唤醒 if (kill(pid1, SIGINT) == 0)printf("%d Wakeup  its brother %d.\n", getpid(), pid1);else printf("%d send signal failed.\n", getpid());}}waitpid(pid2, &status2, 0); //等待子进程结束printf("\nMy child2 exit! status = %d\n\n", status2);waitpid(pid1, &status1, 0); //等待子进程结束printf("\nMy child1 exit! status = %d\n\n", status1);return EXIT_SUCCESS;}

头文件：

#include <sys/types.h>
#include <wait.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
//进程自定义的键盘中断信号处理函数
typedef void (*sighandler_t) (int);
void sigcat()
{printf("%d Process continue\n",getpid());
}

linux系统中执行上面的代码后，发现子进程2中用execve执行ps命令后，并没有发送信号给子进程1，既没有提示信号发送成功，也没有提示信号未发送成功，而是子进程2中execve下面的代码好像直接给忽略了，没有执行。所以，子进程1 pause（）之后，需要我们手动发送信号，按下Crtl+C去唤醒Child 1.
关于信号，参考：https://www.cnblogs.com/nufangrensheng/p/3514157.html

信号：SIGINT 由Interrupt Key产生，通常是CTRL+C或者DELETE。

正确的代码：应该是child 2中execve之后不要再有任何代码（这时它们属于原进程的代码），即使有，也被执行execve时载入的进程的新代码替代掉了，不会执行。
正确方法应该是，父进程等待子进程2执行完毕，并且在父进程中把子进程1唤醒，子进程1继续执行完毕。
如下：（头文件仍旧不变）

/*
* Function : 多进程的并发执行
*/#include "myTest1.h" int main(int argc, char *argv[]){int i;int pid1, pid2; //存放子进程号 int status1, status2; //存放子进程返回状态第二部分 操作系统算法实验 char *args1[] = { "/bin/ls","-a",NULL }; //子进程1要缺省执行的命令 char *args2[] = { "/bin/ps","-l",NULL }; //子进程2要缺省执行的命令 signal(SIGINT, (sighandler_t)sigcat); //注册一个本进程处理键盘中断的函数 pid1 = fork(); //建立子进程 1if (pid1 < 0) // 建立子进程失败? {printf("Create Process1 fail!\n");exit(EXIT_FAILURE);}if (pid1 == 0) // 子进程执行代码段 {//报告父子进程进程号 printf("I am Child1 process %d\nMy father is %d\n", getpid(), getppid());pause(); //暂停，等待键盘中断信号唤醒 //子进程1被键盘中断信号唤醒继续执行 printf("%d child1 will Running: \n", getpid()); // //装入并执行新的程序 status1 = execve(args1[0], args1, NULL);}else //父进程执行代码段 {printf("\nI am Parent process %d\n", getpid()); //报告父进程进程号 pid2 = fork();if(pid2<0){printf("Create Process2 fail!\n");exit(EXIT_FAILURE);}if (pid2 == 0) // 子进程执行代码段 {//报告父子进程进程号 printf("I am Child2 process %d\nMy father is %d\n", getpid(), getppid());//装入并执行新的程序 status2 = execve(args2[0], args2, NULL);//子进程2执行完了，唤醒子进程1/* 系统调用exec是以新的进程去代替原来的进程，但进程的PID保持不变。因此，可以这样认为，exec系统调用并没有创建新的进程，只是替换了原来进程上下文的内容。原进程的代码段，数据段，堆栈段被新的进程所代替。 *///所以，下面的部分并没有执行，所以需要手动按Ctrl+C唤醒，而不是自动发信号唤醒 /*if (kill(pid1, SIGINT) == 0)printf("%d Wakeup  its brother %d.\n", getpid(), pid1);else printf("%d send signal failed.\n", getpid());*/}}waitpid(pid2, &status2, 0); //等待子进程结束printf("\nMy child2 exit! status = %d\n\n", status2);if (kill(pid1, SIGINT) == 0)printf("%d Wakeup   %d.\n", getpid(), pid1);else printf("%d send signal failed.\n", getpid());waitpid(pid1, &status1, 0); //等待子进程结束printf("\nMy child1 exit! status = %d\n\n", status1);return EXIT_SUCCESS;}