嵌入式Linux：子进程执行新程序
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1、execve()
2、execl()
3、execlp()
4、execle()
5、execv()
6、execvp()
7、execvpe()
在 Linux 中，子进程在创建后可以通过 exec 系列系统调用执行一个全新的程序。这种情况下，子进程会替换原有的代码和数据段，运行一个新的可执行程序，但它的进程 ID（PID）保持不变。exec 系列调用包括多个变体，常见的有 execl()、execv()、execle()、execve() 等，它们的主要区别在于参数传递方式不同。
子进程执行新程序的流程如下：
- 创建子进程：使用
fork()创建子进程。 - 调用
exec：在子进程中调用exec执行新程序。 - 替换子进程的内存映像：
exec会替换子进程的整个内存空间，包括代码段、数据段、堆栈等，只保留进程的 PID 和一些特定属性。 - 父进程继续执行：父进程保持不变，继续执行它的代码，直到调用
wait()等待子进程结束。
exec 系列函数通过不同的方式传递参数和环境变量，能够实现灵活的程序替换。具体函数如下：
execve()是最基础的调用，允许自定义环境变量和参数。execl()和execv()提供了简化接口，execl()使用可变参数，execv()使用参数数组。execlp()和execvp()可以根据PATH环境变量搜索程序。execle()和execvpe()提供自定义环境变量的支持。
1、execve()
execve() 是最基础的 exec 函数，所有其他 exec 系列函数都是基于它的。它直接接受路径名、参数数组和环境变量数组。
函数原型如下：
int execve(const char *filename, char *const argv[], char *const envp[]);参数如下：
filename：要执行的文件的路径（绝对或相对路径）。argv[]：参数列表（传递给程序的命令行参数）。第一个参数通常是程序本身的名称。envp[]：环境变量列表。
使用 execve() 执行 /bin/ls，传递了参数 -l 和环境变量 PATH。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>int main(void) {char *argv[] = {"ls", "-l", NULL}; // 参数列表char *envp[] = {"PATH=/bin", NULL}; // 环境变量printf("执行 ls 程序\n");if (execve("/bin/ls", argv, envp) == -1) {perror("execve error");}return 0;
}
2、execl()
execl() 是 execve() 的简化版本，参数以可变长度的方式传递（列表形式）。最后一个参数必须是 (char *) NULL。
函数原型如下：
int execl(const char *path, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);参数如下：
path：可执行文件的路径。arg：程序名称后接任意数量的参数，最后以NULL结束。
以下例子调用 execl()，通过可变参数传递给 ls 程序。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>int main(void) {printf("使用 execl 执行 ls 程序\n");execl("/bin/ls", "ls", "-l", (char *) NULL); // 传递可变长度参数列表// 如果 exec 调用失败，返回 -1perror("execl error");return 0;
}
3、execlp()
execlp() 和 execl() 类似，但它不需要提供文件的完整路径。它会在 PATH 环境变量指定的目录中搜索可执行文件。
函数原型如下：
int execlp(const char *file, const char *arg, ... /* (char *) NULL */);参数如下：
file：要执行的程序名（无需完整路径）。arg：程序名称及其他参数，最后以NULL结束。
以下例中，execlp() 会根据 PATH 环境变量查找 ls 程序的路径。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>int main(void) {printf("使用 execlp 执行 ls 程序\n");execlp("ls", "ls", "-l", (char *) NULL); // 使用环境变量中的路径搜索 ls 程序perror("execlp error");return 0;
}
4、execle()
execle() 类似于 execl()，但允许传递环境变量数组。
函数原型如下：
int execle(const char *path, const char *arg, ... /*, (char *) NULL, char * const envp[] */);参数如下：
path：可执行文件路径。arg：程序名称及其他参数，最后以NULL结束。envp[]：环境变量数组。
以下例子中，execle() 将自定义的环境变量传递给 ls 程序。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>int main(void) {char *envp[] = {"PATH=/bin", NULL}; // 设置环境变量printf("使用 execle 执行 ls 程序\n");execle("/bin/ls", "ls", "-l", (char *) NULL, envp); // 传递环境变量perror("execle error");return 0;
}
5、execv()
execv() 是 execve() 的简化版本，不需要传递环境变量，只需要路径和参数数组。
函数原型如下：
int execv(const char *path, char *const argv[]);参数如下：
path：可执行文件的路径。argv[]：参数数组。
在该例中，execv() 使用参数数组执行 ls。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>int main(void) {char *argv[] = {"ls", "-l", NULL}; // 参数数组printf("使用 execv 执行 ls 程序\n");execv("/bin/ls", argv); // 传递参数数组perror("execv error");return 0;
}
6、execvp()
execvp() 和 execv() 类似，但它会根据 PATH 环境变量查找可执行文件。
函数原型如下：
int execvp(const char *file, char *const argv[]);参数如下：
file：可执行文件的名称。argv[]：参数数组。
execvp() 不要求完整路径，会自动在 PATH 中查找 ls。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>int main(void) {char *argv[] = {"ls", "-l", NULL}; // 参数数组printf("使用 execvp 执行 ls 程序\n");execvp("ls", argv); // 根据 PATH 搜索并执行程序perror("execvp error");return 0;
}
7、execvpe()
execvpe() 是 execvp() 的扩展，允许传递自定义的环境变量。
函数原型如下：
int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);参数如下：
file：要执行的程序名称。argv[]：参数数组。envp[]：环境变量数组。
在以下示例中，execvpe() 使用自定义环境变量执行程序。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>int main(void) {char *argv[] = {"ls", "-l", NULL}; // 参数数组char *envp[] = {"PATH=/bin", NULL}; // 环境变量printf("使用 execvpe 执行 ls 程序\n");execvpe("ls", argv, envp); // 使用 PATH 环境变量执行程序perror("execvpe error");return 0;
}
子进程执行新程序时，可以通过 exec 系列系统调用替换子进程的内存空间，执行新的二进制程序。exec 系列调用的不同变体提供了灵活的参数传递方式，适应不同场景需求。通过合理使用 fork() 和 exec()，可以实现高效的多进程编程，确保资源的有效利用和进程的灵活控制。