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系統編程-行程-exec系列函式超級詳解(帶各種實操代碼)

2021-04-01 16:30:04 作業系統

我的相關博文:

系統編程-行程-close-on-exec機制

 

PART1 

exec系列函式功能簡介

 

exec系列函式登場

常規操作是先fork一個子行程,然后在子行程中呼叫exec系列函式執行新的目標程式,

雖然exec系列函式執行成功不回傳,但是我們仍然i要使用wait或waitpid讓父行程給該子行程收尸,否則將會產生一個僵尸行程(子行程死了,老爸沒給收尸,子成為僵尸)!

并且,不論子行程內的exec系列函式執行成功或是失敗,我們都要在父行程給對其收尸!

待實驗,見實驗1(實驗1,使用execl),  思路:

讓子行程內呼叫exec系列函式執行的新程式的生命周期大概是5秒,觀察父行程wait成功且執行到wait后面的列印陳述句的時間,判斷是否也為5秒,

 

該系列函式辨識方法

該系列函式都以“exec”為前綴,后面的字母有各自固定的含義,可以根據這點來進行區分,而無需強行記憶,看下圖詳解:

補充知識點:

讀完上面的小結,我們可以分析出,例如execl,其第一個引數pathname,必須要求是絕對路徑,

 

exec系列函式關系剖析

 

注意事項:

如果代碼想下圖這樣寫,因為exec函式執行出錯,但是后續代碼仍然會被執行,可是:當前行程的記憶體空間(堆、堆疊、資料區)可能已經被破壞,所以這種寫法是不妥的!

上圖代碼不妥,應該修改為下圖方式,即設定行程退出:

同時,若exec執行成功,則后續代碼不會被執行,

 

PART2

實驗部分 

實驗0

實驗目的:execl錯誤使用展示

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>

char* elf_name = "do cat";

char* path1 = "ls";      // 相對路徑
char* path2 = "/bin/ls"; // 絕對路徑

char* argv1 = "-al";
char* argv2 = "a.out";

int main(void)
{
    int status = 0;
    pid_t pid;
    printf("main-process-pid: %ld\n", (long)getpid());

    pid = fork();
    if (pid < 0) {
        printf("fork error");
    }
    else if (pid == 0) { 

    printf("son-process-pid: %ld\n", (long)getpid());
    if(execl(path1, elf_name, argv1, argv2, NULL)<0){
        perror("execl error");
        exit(1);    
    }else{
        printf("execl %s success\n", elf_name);
    }
    }

    wait(NULL);

    printf("-------main process ending------\n");

    return 0;
}

編譯運行:

錯誤原因:execl的第一個引數不支持是相對路徑,所以上述實驗中execl的第一個引數應該是path2 .

 

實驗1

實驗目的1: execl使用展示

實驗目的2:

雖然exec系列函式執行成功不回傳,但是我們仍然要使用wait或waitpid讓父行程給該子行程收尸,否則將會產生一個僵尸行程(子行程死了,老爸沒給收尸,子成為僵尸)!

并且,不論子行程內的exec系列函式執行成功或是失敗,我們都要在父行程給對其收尸!

讓子行程內呼叫exec系列函式執行的新程式的生命周期大概是5秒,觀察父行程wait成功且執行到wait后面的列印陳述句的時間,判斷是否也為5秒,

屏蔽父行程內的wait函式與否將產生不同的效果,可使用ps -aux查看子行程是否變成了僵尸行程,

 

為了承接本文章背景關系的連續性,將實驗1分為三個小實驗,逐步加深理解,

 

實驗1-1: 驗證僵尸行程的產生

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>

char* elf_name = "do cat";

char* path1 = "ls";      // 相對路徑
char* path2 = "/bin/ls"; // 絕對路徑

char* argv1 = "-al";
char* argv2 = "a.out";

int main(void)
{
    int status = 0;
    pid_t pid;
    printf("main-process-pid: %ld\n", (long)getpid());

    pid = fork();
    if (pid < 0) {
        printf("fork error");
    }
    else if (pid == 0) { 

    printf("son-process-pid: %ld\n", (long)getpid());
    if(execl(path2, elf_name, argv1, argv2, NULL)<0){
        perror("execl error");
        exit(1);    
    }else{
        printf("execl %s success\n", elf_name);
    }
    }

    //wait(NULL); 這里不回收子行程
    while(1);

    return 0;
}

在一個終端內編譯運行:

可見,子行程的行程ID是21018, 我們來看看在父行程不回收子行程,而子行程內又使用execl執行完畢了新程式后,是否會產生僵尸行程吧!

在另一個終端內查看:

實驗證實,子行程21018成為了僵尸行程,

同時,printf(“exec %s success\n”, elf_name)這句代碼未列印,由此,我們也可以看出,通過execl執行的新程式正常執行是不會回傳給主程式的,

實際上,通過整個exec系列函式成功執行新程式,都是不會回傳給主程式的,

然而,父行程fork了子行程后就要遵循給其收尸的原則,即使使用了exec系列函式,也是如此,

 

相關知識點補充 - 行程狀態及其標識 :

 

實驗1-2

在實驗1-1的代碼基礎上,父行程fork子行程后增加wait函式的使用,以用于對子行程的回收,此時我們重復實驗1-1的操作程序,我們不會見到子行程成為僵尸行程,

 本實驗和1-1極其相似,故省略,

 

實驗1-3

hello.c :

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(){

    sleep(5);
    
    printf("---<hello>elf, is ending---\n");

    return 0;
}

exec.c:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>

char* elf_name = "do hello";
char* path = "/home/lmw/MINE/Linux_C_exercise/fork/exec/hello"; // 絕對路徑

int main(void)
{
    int status = 0;
    pid_t pid;
    printf("main-process-pid: %ld\n", (long)getpid());

    pid = fork();
    if (pid < 0) {
        printf("fork error");
    }
    else if (pid == 0) { 

    printf("son-process-pid: %ld\n", (long)getpid());
    if(execl(path, elf_name, NULL, NULL, NULL)<0){
        perror("execl error");
        exit(1);    
    }else{
        printf("execl %s success\n", elf_name);
    }
    }

    wait(NULL);
    printf("father waits son successfully \n");


    return 0;
}

編譯運行:

通過實驗可見,可執行程式hello被成功執行起來了并且在5秒后退出(讀者可以自行設定為6秒或者7秒或者8秒...),

同時,主行程內的wait呼叫也在5秒后成功回傳(通過肉眼觀察代碼執行效果得出),表明在ecex函式裝載的新程式結束后,父行程就對其展開收尸動作了,

本1-3實驗可以進一步加深我們對fork exec wait等api進行混合使用的理解,

 

 

實驗2 

實驗目的:execvp使用展示( 本質和execl一樣,都是為了呼叫新程式去執行,只是使用的方式不一樣而已 )

根據前面的介紹,exec后面的v表示argv,所以execvp有一個引數是char* argv[]. 后面的p表示path,且支持相對路徑,但是該相對路徑必須要在系統的環境表中,

Linux下查看系統環境表中的路徑:

 

 

實驗3  system介紹,自己撰寫功能更為強大的mysystem(自己手動呼叫exec系列函式可在需要時攜帶更多引數),

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/wait.h>

char* test_cmd = "ps";

void mysystem(char* cmd){

    pid_t pid;
    //printf("main-process-pid: %ld\n", (long)getpid());

    pid = fork();
    if (pid < 0) {
        printf("fork error");
    }
    else if (pid == 0) { 

        //printf("son-process-pid: %ld\n", (long)getpid());
        if(execlp("bash", "I am bash", "-c", cmd, NULL)<0){
        perror("execl error");
        exit(1);    
        }
        //printf("mysystem success \n");
            
    }

    wait(NULL); 
}

int main(void)
{
    mysystem(test_cmd);

    return 0;
}

編譯運行:

 

 

 

 

.

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/caozuo/270530.html

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