【Linux】进程程序替换 &&简易mini_shell实现

替换原理

目前，我们使用fork创建子进程，为了用if，else让子进程执行父进程代码的一部分。如果想让子进程执行一个全新的程序，进程不变，仅仅替换当前进程的代码和数据，就叫做 进程替换。

子进程往往要调用一种exec函数，执行另一个程序，当进程调用一种exec函数时。进程的用户空间代码和数据被新程序完全替换。调用exec函数前后进程的id不变。

程序替换的本质：把指定的代码和数据，加载到特定进程的上下文中。
C/C++程序要运行，必须通过 加载器先加载到内存。
方式：exec*程序替换函数。

替换函数

在Linux下使用man 3 exec查看：

六种函数都是以exec开头的吗，称为exec函数。

exec函数的返回值：
成功时，函数不返回。失败时，函数返回-1。

-> 所以exec函数只有出错的返回值而没有成功的返回值。只要exec*返回了，就一定时因为调用失败了。

替换函数的使用

execl:
int execl(const char *path, const char *arg, ...);

path：要执行的目标程序的全路劲，所在路径/文件名形式，来表示你要执行谁
arg：表示你要执行的目标程序在命令行上怎么执行，这里的参数就怎么一个一个的传递进去，和命令行上的形式一样！
… ：因为时可变参数列表，所以必须用NULL结尾！

接下来看7个函数原型：

#include 

int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execle(const char *path, const char *arg, ..., char * const envp[]);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);
int execve(const char* path, char* const argv[], char* const envp[]);
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简单的理解方法：

l：表示arg参数用列表传，const char* arg, ...

v：arg参数用数组传，char* const argv[]

p：有p自动搜索环境变量 PATH，不需要自己写路径。

e：自己维护环境变量（自定义环境变量）

所有的接口，差别并不大，只是参数不同。设置这么多接口，是为了满足不同的应用场景。

只有execve时真正的系统调用，其他五个函数最终都调用execve，在man手册用 man 2 exec可以查看，其他函数在man 3 exec可以查看。

execve的demo：

char *env[] = {
    "MYENV1_xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx",
    NULL
  };

execle("./myload", "myload", NULL, env);
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简易shell实现程序

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

#define NUM 128
#define CMD_NUM 64

int main()
{
  char command[NUM];
  for(; ;)
  {
    char *argv[CMD_NUM] = {NULL};
    // 1、打印提示符
    command[0] = 0; //用这种方式，可以做到O(1)时间复杂度，清空字符串
    printf("[zjy@myhostname mydir]# ");
    fflush(stdout);
    // 2、获取命令字符串
    fgets(command, NUM, stdin);
    command[strlen(command)-1] = '\0';
    printf("echo: %s\n", command);
   
    // ls -a -l -d\0
    // 3、解析命令字符串  strtok
    const char *sep = " ";
    argv[0] = strtok(command, sep);
    int i = 1;
    while(argv[i] = strtok(NULL, sep))
    {
      ++i;
    }

    // 4、检测命令是否是需要shell本身执行的，内建命令
    if(strcmp(argv[0], "cd") == 0)
    {
      if(argv[1] != NULL)
        chdir(argv[1]);
        continue;
    }

    // 5、执行第三方命令
    if(fork() == 0)
    {
      // child
      execvp(argv[0], argv);
      exit(1);
    }

    // father
    waitpid(-1, NULL, 0);
    
    
    // for(i=0; argv[i]; ++i)
    // {
    //   printf("%s\n", argv[i]);
    // }
    

  }
  return 0;
}

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注意点：

fork()执行的命令是第三方命令（独立的），但是cd不是，cd回退只是子进程回退，但是当子进程结束后，父进程还在原来的路径下，所以这时，不能创建子进程，要让父进程自己执行，可以调用 chdir函数。不能用程序替换，如果使用，会导致整个代码发生改变，不能继续循环输入了。