震驚！Linux 大佬都在偷偷用的exec函數(shù)，七種姿勢完全曝光
作者：xiaokang1998
真正的高手都知道，exec函數(shù)可是有7種不同的"姿勢"，每一種都有自己的絕活。掌握了這些，你就能像那些Linux大神一樣，輕松玩轉(zhuǎn)系統(tǒng)編程！
嘿，各位小伙伴好，我是小康。
今天要給大家揭秘一個Linux系統(tǒng)編程中的"內(nèi)幕"——exec族函數(shù)！
說到這里，可能有人要問了：exec函數(shù)有什么神秘的？不就是執(zhí)行程序嘛！
哈哈，如果你這么想，那就太小看它了！真正的高手都知道，exec函數(shù)可是有7種不同的"姿勢"，每一種都有自己的絕活。掌握了這些，你就能像那些Linux大神一樣，輕松玩轉(zhuǎn)系統(tǒng)編程！
不信？那就跟我一起來看看，這些年Linux高手們都是怎么"偷偷"使用exec函數(shù)的！
一、exec到底是個啥？
簡單來說，exec就是程序替換的意思。
想象一下，你現(xiàn)在正在運行一個程序A，突然你想讓這個程序"變身"成另一個程序B，但是進(jìn)程ID還是原來那個。這時候，exec就派上用場了！
就像孫悟空的72變，外表變了，但本質(zhì)還是那只猴子。exec函數(shù)就是讓你的程序"變身"，進(jìn)程還是那個進(jìn)程，但執(zhí)行的代碼完全不同了。
二、為什么需要exec？
在實際開發(fā)中，我們經(jīng)常遇到這樣的場景：
- Shell需要執(zhí)行用戶輸入的命令
- 服務(wù)器程序需要啟動不同的子程序
- 程序需要調(diào)用系統(tǒng)工具或其他可執(zhí)行文件
這時候，fork()創(chuàng)建子進(jìn)程 + exec()替換程序，就是最經(jīng)典的組合拳！
三、exec族函數(shù)大家庭
exec不是一個函數(shù)，而是一個函數(shù)家族，一共有7個兄弟：
execl() // l = list，參數(shù)列表形式
execlp() // p = path，會搜索PATH環(huán)境變量
execle() // e = environment，可以指定環(huán)境變量
execv() // v = vector，參數(shù)數(shù)組形式
execvp() // v + p
execve() // v + e，這是系統(tǒng)調(diào)用
execvpe() // v + p + e看到這里，是不是覺得眼花繚亂？別慌，我來給你總結(jié)一下規(guī)律：
1. 命名規(guī)律解密
(1) l vs v：參數(shù)傳遞方式
- l（list）：參數(shù)一個一個列出來
- v（vector）：參數(shù)放在數(shù)組里
(2) p：路徑搜索
- 帶p的會在PATH環(huán)境變量中搜索程序
- 不帶p的需要提供完整路徑
(3) e：環(huán)境變量
- 帶e的可以自定義環(huán)境變量
- 不帶e的繼承當(dāng)前進(jìn)程的環(huán)境變量
四、實戰(zhàn)演示：七種方式大比拼
1. execl() - 最基礎(chǔ)的兄弟
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
printf("執(zhí)行前：我是原程序\n");
// 執(zhí)行l(wèi)s -l命令
execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);
// 注意：這行代碼不會執(zhí)行！
printf("這行不會被打印\n");
return 0;
}特點：
- 需要完整路徑 /bin/ls
- 參數(shù)一個一個列出來
- 最后必須是NULL
2. execlp() - 懶人最愛
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
printf("執(zhí)行前：我是原程序\n");
// 不需要完整路徑，會自動在PATH中找
execlp("ls", "ls", "-l", NULL);
return 0;
}特點：
- 不需要寫完整路徑
- 系統(tǒng)會在PATH環(huán)境變量中自動搜索
3. execle() - 環(huán)境變量專家
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
// 自定義環(huán)境變量
char *env[] = {"HOME=/tmp", "PATH=/bin:/usr/bin", NULL};
printf("執(zhí)行前：我是原程序\n");
execle("/bin/env", "env", NULL, env);
return 0;
}特點：
- 可以自定義環(huán)境變量
- 最后一個參數(shù)是環(huán)境變量數(shù)組
4. execv() - 數(shù)組控
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
// 參數(shù)放在數(shù)組里
char *args[] = {"ls", "-l", "-a", NULL};
printf("執(zhí)行前：我是原程序\n");
execv("/bin/ls", args);
return 0;
}特點：
- 參數(shù)用數(shù)組形式
- 動態(tài)構(gòu)建參數(shù)列表時特別方便
5. execvp() - 數(shù)組+路徑搜索
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
char *args[] = {"ls", "-l", "-a", NULL};
printf("執(zhí)行前：我是原程序\n");
// 數(shù)組形式 + 自動路徑搜索
execvp("ls", args);
return 0;
}特點：
- 結(jié)合了execv和execlp的優(yōu)點
- 實際項目中使用頻率很高
6. execve() - 系統(tǒng)調(diào)用本尊
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
char *args[] = {"env", NULL};
char *env[] = {"HOME=/tmp", "USER=testuser", NULL};
printf("執(zhí)行前：我是原程序\n");
execve("/bin/env", args, env);
return 0;
}特點：
- 這是真正的系統(tǒng)調(diào)用
- 其他exec函數(shù)都是基于它實現(xiàn)的
- 功能最全面
7. execvpe() - 全能選手
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
char *args[] = {"env", NULL};
char *env[] = {"HOME=/tmp", "USER=testuser", NULL};
printf("執(zhí)行前：我是原程序\n");
execvpe("env", args, env);
return 0;
}特點：
- 集大成者，功能最全
- 數(shù)組形式 + 路徑搜索 + 自定義環(huán)境變量
五、實際應(yīng)用：簡易Shell實現(xiàn)
看了這么多例子，來個實戰(zhàn)項目吧！我們用exec函數(shù)實現(xiàn)一個簡單的Shell：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#define MAX_CMD_LEN 1024
int main() {
char command[MAX_CMD_LEN];
char *args[64];
int status;
while (1) {
printf("MyShell> ");
fflush(stdout);
// 讀取用戶輸入
if (!fgets(command, sizeof(command), stdin)) {
break;
}
// 去掉換行符
command[strcspn(command, "\n")] = 0;
// 處理exit命令
if (strcmp(command, "exit") == 0) {
break;
}
// 解析命令
int argc = 0;
char *token = strtok(command, " ");
while (token && argc < 63) {
args[argc++] = token;
token = strtok(NULL, " ");
}
args[argc] = NULL;
if (argc > 0) {
pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {
// 子進(jìn)程：執(zhí)行命令
execvp(args[0], args);
perror("execvp failed");
exit(1);
} elseif (pid > 0) {
// 父進(jìn)程：等待子進(jìn)程結(jié)束
wait(&status);
} else {
perror("fork failed");
}
}
}
printf("Bye!\n");
return0;
}這個簡易Shell演示了exec函數(shù)的典型用法：
- fork()創(chuàng)建子進(jìn)程
- 在子進(jìn)程中用execvp()執(zhí)行用戶命令
- 父進(jìn)程等待子進(jìn)程結(jié)束
六、常見坑點和注意事項
1. exec成功后不會返回
execl("/bin/ls", "ls", NULL);
printf("這行代碼永遠(yuǎn)不會執(zhí)行！\n"); // 永遠(yuǎn)不會打印記住：exec成功了就不會回來了！
2. 參數(shù)列表必須以NULL結(jié)尾
// 錯誤：忘記NULL結(jié)尾
execl("/bin/ls", "ls", "-l");
// 正確：必須以NULL結(jié)尾
execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);3. 第一個參數(shù)是程序名
// 錯誤：第一個參數(shù)應(yīng)該是程序名
execl("/bin/ls", "-l", NULL);
// 正確：第一個參數(shù)是程序名，即使和路徑重復(fù)
execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);4. 錯誤處理很重要
if (execl("/bin/ls", "ls", NULL) == -1) {
perror("execl failed");
exit(1);
}七、如何選擇合適的exec函數(shù)？
決策樹來了：
(1) 需要自定義環(huán)境變量嗎？
- 需要 → 選帶e的
- 不需要 → 繼續(xù)
(2) 需要PATH搜索嗎？
- 需要 → 選帶p的
- 不需要 → 繼續(xù)
(3) 參數(shù)是動態(tài)構(gòu)建的嗎？
- 是 → 選帶v的（數(shù)組形式）
- 不是 → 選帶l的（列表形式）
推薦組合：
- 簡單場景：execlp()
- 復(fù)雜場景：execvp()
- 需要環(huán)境變量：execvpe()
八、總結(jié)
exec族函數(shù)看起來復(fù)雜，其實規(guī)律很簡單：
- l vs v：參數(shù)傳遞方式
- p：自動路徑搜索
- e：自定義環(huán)境變量
掌握了這些規(guī)律，7個函數(shù)是不是瞬間清晰了？
在實際開發(fā)中，90%的情況下用execvp()就夠了，簡單又實用！
九、課后作業(yè)
試著寫一個程序，讓它：
- fork()創(chuàng)建子進(jìn)程
- 子進(jìn)程用exec執(zhí)行date命令
- 父進(jìn)程等待并輸出"命令執(zhí)行完畢"
動手試試，exec函數(shù)就是你的了！
責(zé)任編輯：趙寧寧
來源：
跟著小康學(xué)編程
