Linux中的进程程序替换

1. 替换原理

替换原理

用fork创建子进程后执行的是和父进程相同的程序(但有可能执行不同的代码分支),子进程往往要调用一种exec函数以执行另一个程序。当进程调用一种exec函数时,该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换,从新程序的启动例程开始执行。调用exec并不创建新进程,所以调用exec前后该进程的id并未改变。

我们在替换新程序时，只是把我们目标程序的数据和代码替换到原来的进程的物理内存中（实际上是覆盖掉原来的代码和数据）

2. 替换函数

其实有六种以exec开头的函数,统称exec函数:

#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 execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);
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3. 函数解释

这些函数如果调用成功则加载新的程序从启动代码开始执行,不再返回。
如果调用出错则返回-1
所以exec函数只有出错的返回值而没有成功的返回值。

4. 命名理解

这些函数原型看起来很容易混,但只要掌握了规律就很好记。

l(list) : 表示参数采用列表
v(vector) : 参数用数组
p(path) : 有p自动搜索环境变量PATH
e(env) : 表示自己维护环境变量
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exec调用举例如下:

#include 
int main()
{
	 char *const argv[] = {"ps", "-ef", NULL};
	 char *const envp[] = {"PATH=/bin:/usr/bin", "TERM=console", NULL};
	 execl("/bin/ps", "ps", "-ef", NULL);
	 // 带p的，可以使用环境变量PATH，无需写全路径
	 execlp("ps", "ps", "-ef", NULL);
	 // 带e的，需要自己组装环境变量
	 execle("ps", "ps", "-ef", NULL, envp);
	 execv("/bin/ps", argv);
	 
	 // 带p的，可以使用环境变量PATH，无需写全路径
	 execvp("ps", argv);
	 // 带e的，需要自己组装环境变量
	 execve("/bin/ps", argv, envp);
	 exit(0);
}
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事实上,只有execve是真正的系统调用,其它五个函数最终都调用 execve,所以execve在man手册 第2节,其它函数在man手册第3节。这些函数之间的关系如下图所示。

下图exec函数族 一个完整的例子

程序替换的意义

总的来说：无论哪种方式，程序替换都会立即停止当前正在运行的程序，并用新程序替换它。

程序替换在Linux系统中有一些重要的意义和用途：

软件更新：程序替换是更新软件的常见方法之一。通过将旧版本的程序替换为新版本，可以获得修复的漏洞、改进的功能和性能优化等好处。程序替换使得在不中断服务的情况下升级软件成为可能。

系统维护：在系统维护过程中，程序替换可以用于修复损坏的或出现故障的程序。通过替换受损的程序，可以恢复系统的正常运行。

安全性：程序替换可以用于提高系统的安全性。当已知的程序存在安全漏洞时，可以通过替换为更安全的替代程序来减少潜在的风险。此外，通过替换系统默认的程序和工具，可以根据特定的安全需求进行定制。

自定义和个性化：通过程序替换，用户可以根据自己的需求和喜好选择和使用不同的程序。这使得用户可以自定义系统的外观、功能和行为，从而满足个人化的需求。

总而言之，程序替换在Linux系统中具有重要的意义，它可以用于软件更新、系统维护、安全性提升以及自定义和个性化等方面。它是维护和发展Linux系统的重要工具之一。

(本章完)