进程程序替换

1.进程替换的原理

2.怎么来另起炉灶执行另一个程序

①execl

②execv

③execlp

④execvp编辑

⑤execle

⑥execvpe 和 execve

3.执行一下自己的程序

4.丐版shell

①显示提示符

②获取用户输入编辑

③.将字符串切分

④.创建子进程，执行

⑤.程序替换

⑥内建命令

进程程序替换

先前，我们可以用fork()创建一个子进程，子进程代码继承父进程代码，执行跟父进程相同的代码，我们能不能让子进程离经叛道，另起炉灶干一番事业，脱离父进程的束缚，当然欧克啦。

我们可以让它执行c/c++、Java、Php、shell、Python呀什么的...可神奇了。

1.进程替换的原理

在没有让子进程另起炉灶之前，没有写时拷贝时，他们是这样存在的。

突然，子进程撂挑子了。来了个b.exe就把他拐跑了

原理就是：

①.将磁盘的程序，加载到内存结构中。

②.页表重新建立映射，指向另一块加载了程序的内存空间。（让父子进程彻底分离，再也没有关系，让子进程执行一个新的程序）（(>_<)变心了明明）

2.怎么来另起炉灶执行另一个程序

当然还是要借助他人的援手，上述替换的过程都是由操作系统来完成，所以我们要借助os之手，分离他们，我们来学习第一个函数接口。这些函数都是系统调用。

①execl

程序替换：

1.调用函数去替换，第一步我们已经做好了。

2.接下来就是要找这个程序在哪，这便是第一个参数所要干的事情。

3.我们找到了程序之后，需要程序怎么做，这是第二个参数要干的。第二参数是可变参数，我们可以不拘泥于传一个参数。比如我们想执行ls这个进程（ls为什么是进程，因为在命令行上启动的进程都是BASH进程的子进程)，我们可以传 ls,也可以传ls -a，可以传ls -a -l，还可以传ls -a -l -i。命令行上怎么打，就怎么传，当然要有标识程序执行完毕的NULL放在最后。

我们来试试：

结果如下图：

哟，到这大家有没有发现一个问题，最后一个printf没有打印这是为什么呢？

因为execl一旦替换成功，execl以下的代码要全部被替换，printf被替换走了，当然执行不了。

这个execl函数，有返回值，那我们要不要关注返回值呢？

根本就不用，函数成功之后都会直接执行要执行的进程，就不会有返回值。失败了，execl后面的代码就不会被替换，自然会执行后面的代码。一旦执行后面的代码，只有一种结果，程序替换失败了。然后通过返回值判断什么原因导致失败。

先前这些都是自己的进程去替换执行一个进程，execl后面的代码不会执行，接下来咋们要通过子进程，来执行一个进程，让子进程被拐走，不影响父进程的代码。

代码如下：

结果如图：

成功证明子进程跑了（>_<）、

大家有没有注意为什么退出码是零，明明我设置了退出码是12呀。

因为上文说过一旦执行另一个进程，下面的代码都会被替换，这时exit（12）已经没有了，这时接收的返回值是execl执行完 ls -l -a 这个进程的退出码。注意，我是让子进程去替换进程（执行一个新的进程），对父进程没有任何影响，这全然是因为写实拷贝的作用。上文有讲。

②execv

它和execl没有本质的区别

execl: “l” 是list 链表

execv：“v” 是vector 数组

path：需要执行的程序的位置

argv[]：刚刚是可变参数(arg ...)，现在是数组。

意味着我们可以这样：将数组传给第二个参数

我们传入数组结果是相同的：

③execlp

我觉得挺好用的一个同类型的函数。

它命名中的“p”，指的是path 环境变量，意味着我们不用去明确的输入目标进程的地址，我们只用输入想执行的进程，前提是这个进程在你所在的环境变量目录中，这样os才能找到，目标的进程。

代码如下：

结果如下：

千万要注意，一定要写NULL，来指明进程执行完毕。

不然会成这样：

这里如愿的拿到了12这个退出码，说明execlp这个函数寄了，进程没执行成功。

④execvp

大同小异，这就不细讲了

⑤execle

用这个函数，我们可以将环境变量传给将要执行的进程。

代码如下：

这是父进程：

这是要被执行的进程：

结果如下：

要注意我们的PATH会将原本进程的PATH给覆盖掉。

我们如果用execl的话，不传MYPATH，它自己的PATH会打印出来。

我们用excele

将自己的MYPATH传过去，PATH将会被覆盖

后面的MYPATH也打不出了。

我们要想PATH被打出，自己的MYPATH也被打出，可以这样：

然后在父进程中这样写: 这样就成功咯，大家可以私下试试

⑥execvpe 和 execve

这俩和上面的都大同小异。

exec +l/v(链表or数组) +p(可以不输入地址直接输入进程名称) +e(可以自己传环境变量给子进程)

3.执行一下自己的程序

其实上面有两个实例我已经用子进程去调用自己的程序了，下面正式说一下。

平常用vs不能直接运行两个exe，今天我们用一个进程去调动另一个进程。

其中的一个circulate 程序：

我们要用test的子进程去调用circulate

黄天不负有心人，我们这里的WEXITSTATUS（status）终于能获得我们设置的退出码了，关于退出码，上一篇文章有讲。

结果：

成功了，当然也可以去调动Java、Python呀什么的程序。大家可以去尝试下。

4.丐版shell

虽然是精简版，但是它可以创建终止等待程序替换。

这些是头文件和宏定义：

①显示提示符

②获取用户输入

哎？为什么会换两次行，我明明printf中只有一个\n。

因为，我们再输入命令的时候，最后都要敲一个回车，来表示执行DOS命令。

这个回车（不可见字符）自然也被存到了command_line字符数组中。

我们可以做的操作就是将这个回车符赋值为‘\0’。

这样就不会换行了。

③.将字符串切分

因为我们平常输入的命令之间都是带有空格的。比如：ls -a -l。

strtok函数可以让字符串以指定的分隔符分开。

while的循环条件很怪，为什么要这样写呢？

strtok函数截取成功，返回字符串起始地址。

截取失败返回NULL，正好赋给command_args。

那为什么在循环条件中的strtok中第一个参数要传NULL？

strtok的函数原型为char *strtok(char *s, char *delim)，功能为“Parse S into tokens separated by characters in DELIM.If S is NULL, the saved pointer in SAVE_PTR is used as the next starting point. ” 翻译：作用于字符串s，以包含在delim中的字符为分界符，将s切分成一个个子串；如果，s为空值NULL，则函数保存的指针SAVE_PTR在下一次调用中将作为起始位置。（摘自百度百科）

意味着，我第一次用传要分隔的字符串，第二次及以后如果传入NULL，那么函数的上一次保存的地址将在下一次调用作为起始地址。

我们将分割好的字符串打印一下：

结果是：

④.创建子进程，执行

⑤.程序替换

将上面我们所学的内容汇聚在一起，以及上一篇文章的内容。

这一切尽在代码中，我们实测一下效果。

⑥内建命令

在我们的shell里，通过cd .. 去回到上一级目录的方法是不可行的。

我们通过exec*去执行cd命令，只是让子进程的路径发生变化，之后子进程运行结束，接下来通过“pwd”这个进程来查看当前路径，当前路径没有发生任何变化。因为这时的路径是通过父进程继承下来的，执行cd命令的进程只是改变了自己的进程，然而对父进程的路径发生不了改变。要想改变成功，只能通过在父进程中执行内建命令。一些命令只能通过父进程执行，不能让子进程执行，这就是内建命令。

我们修改下代码：在分隔开字符串之后，去判断是否要求子进程进行cd

之后使用chdir函数

传入想转换到的路径，执行成功后，会使调用者的当前路径变成传入的路径。

我们看下效果：

同样：

export也是一个内建命令。它的作用是在系统环境变量中，导入自己的环境变量。

在环境变量中就能看到，我们导入的环境变量。

看看在我们的shell中行不行，不用实验肯定不行，环境变量具有全局属性，它可以被子进程继承。在我们的shell中，用一个子进程去导入环境变量，只会将环境导入子进程的所处的环境变量之中。根本不会修改父进程的环境变量。

我们在父进程修改下，让我们自己的shell也能添加环境变量。

putenv是一个将传入参数加入环境变量的函数。

为什么还是不行？

因为，系统的环境变量在char**数组中，是全局的，被系统所维护。而我们的环境变量在我们的command_args中，但是我们shell是循环执行，我们是将所要的环境变量导出了，但是到下一次我们又去执行新的子进程时，comman_args又被清空了，当然环境变量也没了。如何改变，其实可以很简单，我们可以在循环外面定义一个数组将我们的环境变量存起来，无论怎么循环，都影响不到全局变量。

成功了！

我们的简易shell到此就完善的差不多了，希望以后有机会，还能再次完善他，感谢观看，我们下次再见。

下面是simpleshell的所有代码：至于编译时会warning，不用在乎，能成功运行。