深入理解linux shell 中的exec内置命令&ubuntu bash

概览

每当我们在Bash shell 中运行任何命令时，默认情况下都会创建一个子 shell，并生成（分叉）一个新的子进程来执行该命令。但是，当使用 exec时，exec 后面的命令将替换当前 shell。这意味着不会创建任何子 shell，并且当前进程将替换为此新命令。

进程替换实验

1. 先查看当前shell的PID

   jagitch@jagitch-MS-7B93:tmp$ echo $$
   280513
   

2. 打开第二个shell，查看shell 1的进程信息

   jagitch@jagitch-MS-7B93:tmp$ ps -aef | grep 280513
   jagitch   280513   22748  0 11:37 pts/0    00:00:00 bash
   jagitch   281157  273610  0 11:38 pts/1    00:00:00 grep --color=auto 280513
   

3. 在shell 1中执行exec命令

   jagitch@jagitch-MS-7B93:tmp$ exec sleep 40
   

4. 在shell 2中再次查看shell 1的进程信息

   jagitch@jagitch-MS-7B93:tmp$ ps -aef | grep 280513
   jagitch   280513   22748  0 11:37 pts/0    00:00:00 sleep 40
   jagitch   281573  273610  0 11:38 pts/1    00:00:00 grep --color=auto 280513
   

   此时发现280513这个进程由之前的bash替换成了sleep 40，说明exec执行地命令不会创建子进程，而是替换掉当前进程的程序。这样可以达到节约计算机资源的目的。

5. 等shell 1中地exec命令结束后，发现shell 1退出了，此时在shell 2中查看shell 1的进程ID

   jagitch@jagitch-MS-7B93:tmp$ ps -aef | grep 280513
   jagitch   281749  273610  0 11:39 pts/1    00:00:00 grep --color=auto 280513
   

   此时发现shell 1那个进程已经被销毁了，因为默认的bash进程被exec替换为了sleep命令，这个命令执行完后就会退出，而之前那个shell进程会一直循环解释执行用户输入的命令，它不会退出被销毁。

exec的常用用法

1. 脚本中进行命令替换

   jagitch@jagitch-MS-7B93:tmp$ cat ./execdemo.sh 
   #!/bin/bash
   
   echo first
   exec echo second
   echo last
   
   jagitch@jagitch-MS-7B93:tmp$ chmod +x ./execdemo.sh 
   jagitch@jagitch-MS-7B93:tmp$ ./execdemo.sh 
   first
   second
   

   我们可以发现last没有被输出，因为./execdemo.sh在一个子进程中执行，第一个echo正常输出，但是遇到exec echo second后，这个子进程就被替换成echo second了，执行完这条命令该进程就退出销毁了，自然就不会执行后面的echo last了。

2. 使用exec进行日志记录

   jagitch@jagitch-MS-7B93:tmp$ cat execlog.sh 
   #!/bin/bash
   
   LOG_FILE="output.log"
   
   exec &> "$LOG_FILE"
   
   echo "1. script started at $(date +'%Y-%m-%d')"
   
   echo "2. find all .txt files in current dir"
   find -type f -name "*.txt"
   
   echo "3. make some error"
   cat hello
   
   echo "4. script finished at $(date +'%Y-%m-%d')"
   
   jagitch@jagitch-MS-7B93:tmp$ bash execlog.sh
   jagitch@jagitch-MS-7B93:tmp$ cat output.log
   1. script started at 2024-06-28
   2. find all .txt files in current dir
   ./2.txt
   ./1.txt
   ./favorite colors.txt
   3. make some error
   cat: hello: 没有那个文件或目录
   4. script finished at 2024-06-28
   

   execlog.sh脚本中使用`exec &> "$LOG_FILE"将标准输出和标准错误都重定向到指定地文件中。

3. 使用exec操作文件描述符

   jagitch@jagitch-MS-7B93:tmp$ cat execfd.sh
   #!/bin/bash
   
   exec 3> fruit.txt
   exec 1>&3
   echo "apple"
   echo "orange"
   exec 3>&-
   jagitch@jagitch-MS-7B93:tmp$ bash execfd.sh
   jagitch@jagitch-MS-7B93:tmp$ cat fruit.txt 
   apple
   orange
   

   exec 3> fruit.txt将文件描述符重定向到fruit.txt文件

   exec 1>&3把标准输出重定向到文件描述符为3的文件中

   exec 3>&-的意思是关闭文件描述符

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