Linux进程编程（exec族函数，system函数，popen函数）

目录

一、exec族函数

二、system函数

三、popen函数

一、exec族函数

        我们之前提到fork函数通常运用在一个父进程希望复制自己，使父、子进程同时执行不同的代码段。这在网络服务进程中是常见的——父进程等待客户端的服务请求。当这种请求到达时，父进程调用fork，使子进程处理此请求。父进程则继续等待下一个服务请求到达。

        除此之外还有另外的应用场景：一个进程要执行一个不同的程序。这对shell是常见的情况。在这种情况下，子进程从fork返回后立即调用exec函数。

函数原型：

#include <unistd.h>
extern char **environ;

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[]);

一般来说第一个函数就适用于绝大多数场景了，其他函数用法稍有不同，但最终实现的功能都是一样的。
函数功能：
        在调用进程内部执行一个可执行文件。可执行文件既可以是二进制文件，也可以是任何Linux下可执行的脚本文件。
返回值：
        exec函数族的函数执行成功后不会返回（如果exec族函数下还有代码则不会执行），调用失败时，会设置errno并返回-1，然后从原程序的调用点接着往下执行。
参数说明：
path：可执行文件的绝对路径
arg：可执行程序所带的参数，第一个参数为可执行文件名字，没有带路径且arg必须以NULL结束（经过我的试验，发现我传入可执行文件的绝对路径也可以，关于这个函数的参数解释我还不是很清除，希望大佬在评论区解答一下）
file：如果参数file中包含/，则就将其视为路径名，否则就按 PATH环境变量，在它所指定的各目录中搜寻可执行文件。

execl代码示例：

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

int main()
{
	printf("before execl\n");
	if(execl("./echoarg","echoarg","file1",NULL)==-1)//返回值为-1表示执行失败
	{
		printf("execl failed\n");

		perror("why");//与exec族函数配合着用，会将错误原因打印出来
	}
    printf("after execl\n");//如果执行成功则不会执行这一句
	return 0;
}

echoarg.c函数：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv)
{
	int i=0;
	for(i=0;i<argc;i++)
	{
		printf("argv[%d]:%s\n",i,argv[i]);//将参数打印出来
	}
	return 0;
}

！！！关于main函数的参数及其用法，见Linux文件编程应用，文章开头讲如何实现cp命令时有讲，这里不再赘述。我们看一下运行结果：

解释：当我们执行 execl("./echoarg","echoarg","file1",NULL);这一句时，就相当于在终端输入了 ./echoarg file1 （这里要注意的是，虽然两者的打印结果不同，使用指令打印出来的第一个参数为 ./echoarg）但是都实现了echoarg可执行文件的功能，因为用指令的方式执行可执行文件时，必须要在前面加上./，就相当于传入的第一个参数为 ./echoarg。

至于exec族的其他函数，可以去看一下别人写得好的博客，我觉得这一个暂时就够用了，其他带p的涉及到了环境变量的知识，如果我以后学到了会进行补充。

二、system函数

函数原型：

#include <stdlib.h>

int system(const char *command);

想知道system函数实现什么功能之前，我们可以看一下system的源码：

int system(const char * cmdstring)
{
  pid_t pid;
  int status;

  if(cmdstring == NULL){
      
      return (1);
  }


  if((pid = fork())<0){

        status = -1;
  }
  else if(pid == 0){
    execl("/bin/sh", "sh", "-c", cmdstring, (char *)0);
    -exit(127); //子进程正常执行则不会执行此语句
    }
  else{
        while(waitpid(pid, &status, 0) < 0){
          if(errno != EINTER){
            status = -1;
            break;
          }
        }
    }
    return status;
}

我们重点关心子进程那一段的代码，可以看到system函数调用了execl函数，文件路劲为bin目录下的sh文件，文件名为sh，参数为-c；说到这里，我们就要说一下 sh -c 是什么东西：

我们之前执行可执行文件都是用 ./+可执行文件名的方式，前面加上sh -c 则是另外一种方式，不过两者实现功能一样，这时候回头再看system的源码，execl("/bin/sh", "sh", "-c", cmdstring, (char *)0);就是执行cmdstring（用户传入的字符串），只要将"./+可执行文件名"传入system函数即可。

返回值：
system()函数的返回值如下：
·成功，则返回进程的状态值；
·当sh不能执行时，返回127;
·失败返回-1;

代码示例：
用system函数实现ps指令

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

int main()
{
	if(system("ps")==-1)//由于ps是指令，所以不需要加./前缀
	{
		printf("execl failed\n");//失败则打印大括号里的内容
		perror("why");
	}
	printf("after system\n");
	return 0;
}

运行结果：

可以看到实现了和ps一样的功能

注意：system与execl函数不同，system调用后会回到程序来执行剩下的代码（打印了after system）

三、popen函数

函数原型：

#include <stdio.h>

FILE *popen(const *char command, const char *type);

在说popen函数实现什么功能之前，我们不妨来思考以下，execl函数或者system函数也好，我们使用这两个函数来调用其他可执行文件时，打印的结果，或者说执行的结果最终都显示在终端上，如果我们想把这些数据放在字符串里，通过网络发出去等，总之想将运行结果保存起来，这时候就可以用到popen，而它相比system的好处就是：可以获取运行的输出结果。

参数：
第一个参数和system函数的使用方法一样；
第二个参数type只能是读或者写中的一种，如果type是“r”，则文件指针连接到command的标准输出（终端），如果是“w”，连接到标准输入。（我们这里用“r”）

既然函数的返回值是FILE类型的指针，结合它的功能可知，运行结果会保存在用户定义的FILE类型的指针指向的内存空间里；我们可以用fread函数读取里面的结果。

fread函数原型：

#include <stdio.h>

size_t fread(void *ptr, size_t size, size_t nmemb, FILE *stream);

代码示例：
用popen执行ps指令，将结果保存起来：

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

int main()
{
	char ret[1024]={0};
	FILE *fp;//存放popen的返回值

	fp=popen("ps","r");

	fread(ret,sizeof(char),1024,fp);
//	printf("ret=%s\n",ret);

	return 0;
}

我先把printf注释掉，看看运行结果：

可以看到什么都没有输出；

把注释取消后：

成功将ps的运行结果打印出来了。 

至此Linux进程编程的内容就更新完毕了，实际运用中，我们需要根据不同的场景判断哪个函数更合适，其实掌握上面三个函数就适用于大部分场景了，后续我会更新关于进程间通信的内容，有疑问的可以在评论区一起讨论一下！