嵌入式第三十五篇——linux系统编程——exec族函数

一、exec 族函数

1. 核心功能

exec 族函数的核心作用是替换当前进程的代码段、数据段和堆栈段，执行系统上的任意一个可执行文件（二进制程序或脚本）。执行后，原进程的代码会被新程序完全替换，新程序从main函数开始执行；若 exec 函数执行成功，原进程后续的代码不会再执行，只有新程序执行结束，整个进程才会终止。

通常 exec 族函数会与fork()搭配使用：父进程通过 fork 创建子进程，子进程调用 exec 执行新程序，父进程则负责等待子进程结束（如使用wait()/waitpid()），这样既保留了父进程，又能让子进程执行新任务。

2. 命名规则与参数含义

exec 族函数的命名后缀（l/v/p）有明确含义，是理解其用法的关键：

• l（list）：参数以可变参数列表的形式逐个传入，最后以NULL作为结束标志。
• v（vector）：参数存储在字符串数组中，数组最后一个元素必须是NULL。
• p（PATH）：只需传入可执行文件的文件名，函数会自动在系统环境变量PATH指定的路径中查找该文件；若无p后缀，则需要传入完整路径 + 文件名。

3. 常用 exec 函数原型与说明

（1）execl

#include <unistd.h> int execl(const char *path, const char *arg, ...);

• 参数：
  • path：待执行程序的完整路径 + 文件名（如/bin/ls）。
  • arg：新程序的参数列表，第一个参数通常是程序名本身，后续为具体参数，最后以NULL结束。
• 返回值：执行成功则无返回（原进程已被替换），执行失败返回-1（并设置errno）。

（2）execlp

#include <unistd.h> int execlp(const char *file, const char *arg, ...);

• 参数：
  • file：待执行程序的文件名（如ls），函数会在PATH环境变量中查找该文件。
  • arg：参数列表，规则同execl，以NULL结束。
• 返回值：成功无返回，失败返回-1。

（3）execv

#include <unistd.h> int execv(const char *path, char *const argv[]);

• 参数：
  • path：待执行程序的完整路径 + 文件名。
  • argv：存储参数的字符串数组，数组第一个元素为程序名，最后一个元素为NULL。
• 返回值：成功无返回，失败返回-1。

（4）execvp

#include <unistd.h> int execvp(const char *file, char *const argv[]);

• 参数：
  • file：待执行程序的文件名，依赖PATH环境变量查找。
  • argv：参数数组，规则同execv，最后以NULL结束。
• 返回值：成功无返回，失败返回-1。

4. 通用规则

若需要调用自定义的可执行程序，无论使用上述哪个 exec 函数，只要将第一个参数（path/file）填写为完整路径 + 文件名，都可以成功调用（无需依赖PATH环境变量）。

二、system 函数

system函数用于执行一个 shell 命令，其内部实现依赖fork()+exec()+waitpid()：先创建子进程，子进程调用 exec 执行 shell 命令，父进程等待子进程结束。

注意：system执行的 shell 命令不能是修改父进程状态的命令（如cd，因为子进程的环境修改不会影响父进程），通常用于执行信息输出（如ls）、文件操作（如rm/cp）等无状态修改的命令。

#include <stdlib.h> int system(const char *command);

• 参数：command：需要执行的 shell 命令字符串（如"ls -l"、"rm test.txt"）。
• 返回值：
  • 若fork()失败或waitpid()出错，返回-1；
  • 若exec()失败（如命令不存在），返回值对应 shell 执行失败的状态；
  • 若执行成功，返回命令的退出状态。

三、路径操作函数（getcwd/chdir）

1. getcwd：获取当前工作路径

#include <unistd.h> char *getcwd(char *buf, size_t size);

• 功能：获取当前进程的工作目录（即当前所在路径），并存储到指定的字符数组中。
• 参数：
  • buf：用于存储路径的字符数组。
  • size：字符数组buf的最大长度（需足够容纳路径字符串 + 结束符\0）。
• 返回值：
  • 成功：返回指向buf的指针；
  • 失败：返回NULL（并设置errno，如buf空间不足）。

2. chdir：改变当前工作路径

#include <unistd.h> int chdir(const char *path);

• 功能：将当前进程的工作目录切换到path指定的路径。
• 参数：path：需要切换的目标路径（可使用绝对路径或相对路径）。
• 返回值：
  • 成功：返回0；
  • 失败：返回-1（并设置errno，如路径不存在）。

注意点

chdir仅修改当前进程的工作路径，若在子进程中调用chdir，不会影响父进程的工作路径（进程间环境相互独立）。