新程序的执行

一：execve()

之所以叫新程序的执行，原因是这部分内容一般发生在fork()和vfork()之后，在子进程中通过系统调用execve()可以将新程序加载到子进程的内存空间。这个操作会丢弃原来的子进程execve()之后的部分，而子进程的栈、数据会被新进程的相应部分所替换。即除了进程ID之外，这个进程已经与原来的进程没有关系了。
举个例子：在shell(shell也是一个进程)中执行最简单的HelloWorld程序。它也是首先调用execve()这个系统调用的，下面用strace跟踪下执行HelloWorld的过程，我们可以看到第一步执行的是execve()。省略了后面信息，如图：
这里写图片描述
实际上Hello进程的父进程是shell进程，它是shell进程fork出来的一个子进程然后执行execve之后在执行的Hello，所以我们下面来看看这个execve:

#include <unistd.h>
int execve(const char *filename, char *const argv[],char *const envp[]);

filename:包含准备载入当前进程空间的新程序的路径名。既可以是绝对路径，又可以是相对路径。
argv[]:指定了传给新进程的命令行参数，该数组对应于c语言main函数的argv参数数组，格式也相同，argv[0]对应命令名，通常情况下该值与filename中的basename(就是绝对路径的最后一个)相同。
envp[]:最后一个参数envp指定了新程序的环境列表。参数envp对应于新程序的environ数组。

还要注意的是：由于是将调用进程取而代之，因此对execve的调用将永远不能返回，也无需检查它的返回值，因为该值始终为-1，实际上，一旦返回就表明了错误，通常会有error值来判断，下面是几个常用的：
- EACCES：参数pathname没有指向一个常规文件，未对该文件赋于可执行权限，或者因为目录没有x权限。
- ENOTNT：pathname指定的文件并不存在。
- ETXTBSY：存一个或者多个进程已经以写入的方式打开pathname所指定的文件。

下面我们举个例子说明execve的用法：
filename:execve.c

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<string.h>int main(int argc,char *argv[])
{char *argVec[10];                               //参数数组char *envVec[] = {"环境参数1","环境参数2",NULL};  //环境变量数组argVec[0] = argv[1];argVec[1] = "hello world";argVec[2] = "goodbye";execve(argv[1],argVec,envVec);        //分别传入三个参数return 0;
}

filename:envargs.c

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
extern char ** environ;
int main(int argc,char *argv[])          //argv[]相当于上面的argvec[]
{int j;char **ep;for(j = 0;j < argc;j++) {printf("argv[%d] = %s\n",j,argv[j]);}for(ep = environ;*ep != NULL;ep++) {    //environ是上面的envVec[]printf("environ:%s\n",*ep);}exit(EXIT_SUCCESS);return 0;
}

这里写图片描述

二：exec()函数族

实际上有关exec是一个函数族，包括execle,execlp,execvp,execv,execl但是他们具体的实现都是调用execve()之上。它们的区别就在于对路径名，参数以及环境变量的指定上。下面分别从这三个方面来区分这几个函数：
- 路径名：带p的表示可以通过环境变量PATH去查找，所以我们可以不用绝对路径，比如execlp和execvp就可以直接用filename。
- 参数：带l的execle()和execlp()以及execl()要求在调用中以字符串形式指定参数。首个参数相当于新程序main中的argv[0],因而通常与filename中的basename相同(就是绝对路径的最后一个)。
- 环境变量：以e结尾的允许我们通过envp为新程序显式的指定环境变量，其中envp必须以NULL结尾。

下面我们通过这个表格来介绍exec()函数族之间的差异：

函数	执行程序文件	参数	环境变量
execve()	路径名	数组	envp参数
execle()	路径名	列表	envp数组
execlp()	文件名	列表	调用者environ
execvp()	文件名	数组	调用者environ
execv()	路径名	数组	调用者environ
execl()	路径名	列表	调用者environ