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进程控制（下）【Linux操作系统】

news 来源：原创 2025/8/13 13:02:18

文章目录

进程程序替换
- 进程替换有关函数和指令
- - 函数：execl
  - 函数：execv
  - 函数：execlp
  - 函数：execvp
  - 函数：execvpe
- 进程替换的原理
- - 为什么进程替换时，原进程的环境变量不会被覆盖？
- 进程替换具体会造成什么影响
- shell的本质

进程程序替换

进程替换有关函数和指令

函数：execl

头文件：unistd.h
返回值：int类型
①成功：就没有返回值，也用不了返回值
因为成功了execl之后的代码和数据就都被换上来的进程的代码和数据替换了，返回值根本用不出来

②失败：返回-1

参数：
①const char* path：要替换上来的可执行程序的绝对/相对路径

②const char* name：要替换上来的可执行程序的名字

③～n：要替换上来的可执行程序的选项
最后一个参数必须以nullptr结尾

参数3其实就是命令行参数中的数组argv中的元素
要替换上来的可执行程序在命令行如何执行[即：命令行参数argv数组的元素，最后必须以nullptr结尾]
在这里插入图片描述

作用：把执行这个函数的进程替换成指定路径的进程

函数：execv

②失败：返回-1

参数：
①const char*path：要替换上来的可执行程序的绝对/相对路径

②char* const argv[]：就是把execl中的可变参数[第2个参数到第n个参数]先放进指针数组中，再传给函数
参数2其实就是命令行参数中的数组argv

作用：把执行这个函数的进程替换成指定路径的进程

execl和execv的区别
在这里插入图片描述
所以exec之后带v的就表示用数组把选项装起来再传给函数
带l的就表示直接把选项一个一个地传给函数

函数：execlp

②失败：返回-1

参数：
①const char*file：要替换上来的可执行文件的文件名
为什么可以不用写绝对路径呢？
这是因为它会自动地拿着文件名，到环境变量PATH的路径集合里面去找

②～n：和execl一样的可变参数

所以带exec之后带p的，就表示不用传绝对路径，能自己去PATH里面找，直接传文件名字即可

函数：execvp

和execlp同理
就是第一个参数为可执行文件名的，第二个参数为选项表

函数：execvpe

头文件：unistd.h
返回值：int类型
①成功：就没有返回值，也用不了返回值
因为成功了execl之后的代码和数据就都被换上来的进程的代码和数据替换了，返回值根本用不出来
②失败：返回-1

参数：
①const char*file：要替换上来的可执行文件的文件名

②char* const argv[]：就是命令行参数中的数组argv

③char*const envp[] ：环境变量表

有2种情况
1，直接用父进程的环境变量，那么就可以不使用这个接口（因为替换进程时不会覆盖环境变量）或者直接传environ

2，想给这个新替换上来的进程，一个新的环境变量表
就可以再自定义一个环境变量表，把这个新的环境变量表传进去
这样这个新替换上来的进程的环境变量就是新定义的环境变量表，而不是继承来的
例
在这里插入图片描述

把新的程序的代码和数据放入内存中，就是加载这个程序

所以：
execl等接口就相当于把一个程序加载到内存

execl等接口是系统调用的封装

execl等接口之间的关系：
在这里插入图片描述

即
除了execve是系统调用之外
其他的execl等接口都是封装了execve这个系统调用的函数

进程替换的原理

进程替换时，替换上来的进程会把原进程的代码和数据覆盖掉[默认不会覆盖环境变量，除非使用的替换函数是execvpe]，顺便改页表的映射，栈区，堆区，全局区也会覆盖

但是原进程的PCB等内核数据结构不变
在这里插入图片描述

所以进程替换并非创建了一个新进程
因为
进程=内核数据结构+代码和数据，进程替换只替换了代码和数据，以及修改了替换代码和数据带来的影响

为什么进程替换时，原进程的环境变量不会被覆盖？

shell的环境变量是从操作系统的配置文件里面读取出来的
shell再把读取出来的信息分析之后，再放入shell内部的全局的指针数组中

我们在命令行上执行的命令都是shell的子进程
绝大部分都是shell创建的子进程使用进程替换，搞出来的
而shell使用的进程替换函数是execvpe
shell就通过execvpe把自己全局的环境变量表传给所有子进程
execvpe会把环境变量和命令行参数存放在子进程的特定区域（用户环境区）在进程替换时这一部分区域的数据就不会被替换
就真正完成了环境变量的全局化

所以：
因为自从shell使用execvpe把自己的环境
变量给子进程后，execvpe会把这个环境
变量表放在进程的特定区域（用户环境区）
再
以后，shell的子进程再创建子进程时，就
知道哪些是环境变量了，就会把环境变量放进子进程的用户环境区
而程序再替换时，默认是不会覆盖用户环境区的

进程替换具体会造成什么影响

①代码和数据被替换

②进程地址空间大部分都会被覆盖（环境变量表默认保留，除非使用的是execvpe）

③信号处理（Signal Handlers）：
被忽略的信号（如 SIG_IGN）：保持忽略状态。

自定义信号处理函数：会被重置为默认行为（如 SIG_DFL），因为原处理函数的代码已被替换，无法继续执行。

信号屏蔽字（Signal Mask）：
子进程的信号屏蔽字（通过 sigprocmask 设置的阻塞信号集合）保持不变。

④替换之前设置的定时器也会清空

shell的本质

就是先让用户输入命令，然后shell把用户的命令分解
再使用fork创建子进程，再把分解后的命令传给execl等接口，把对应的程序加载到内存，进行执行

文章目录

进程程序替换

进程替换有关函数和指令

函数：execl

函数：execv

函数：execlp

函数：execvp

函数：execvpe

进程替换的原理

为什么进程替换时，原进程的环境变量不会被覆盖？

进程替换具体会造成什么影响

shell的本质

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