execvp如何运行命令？

Question

我知道execvp可以用于执行简单的命令，如下所示：

char* arg[] = {"ls", "-l", NULL};
execvp(arg[0],arg);

我想知道当我运行execvp时这里发生了什么。在手册页中，它说execvp用新的进程映像替换了进程映像。然而，在这里我运行的是命令，而不是可执行文件。

具体地说，假设有一个命令特别需要输入，例如cat。如果我有一个文本文件text.txt，其中包含cat期望的文件名，并且我将标准输入重定向到该文件的文件流，那么execle("cat","cat",NULL)或execvp("cat", arg) (显然是arg存储"cat"和NULL的位置)的输出是否会像cat /filename那样在控制台中产生输出？我的直觉是，我必须读取文件，并可能对其进行解析以将参数存储在arg中。不过，我想确认一下。

提前感谢！

Answer 1

下面是在execvp调用中发生的事情：

如果适用，

1. 您的libc实现将在PATH中搜索要执行的文件。类UNIX系统中的大多数(如果不是全部)命令都是可执行的。如果不是，会发生什么？试试看。看看how glibc does it.
2. Typically，如果找到了可执行文件，就会调用execve。execve的某些部分可以在libc中实现，也可以是系统调用(如Linux)。
3. Linux通过为程序分配内存、打开程序、安排执行、初始化内存结构、根据提供给execvp调用的参数设置参数和环境、找到适合加载二进制文件的处理程序，并将当前任务( execvp调用者)设置为不执行来准备程序。你可以找到它的实现here.

以上所有步骤都符合相关manual pages中描述的POSIX设置的要求。

Answer 2

关于你的问题：

在手册页中说，execvp用新的进程映像替换了进程映像。然而，在这里我运行的是命令，而不是可执行文件。

很久很久以前，shell非常有限，几乎所有的UNIX命令都是独立的可执行文件。现在，主要是为了提高速度，UNIX命令的一些子集是在shell内部实现的，这些命令称为builtins。您可以通过type命令检查shell中实现的任何命令是否为内置命令：

λ ~/ type echo
echo is a shell builtin

(内置的完整列表和描述可以在shell的man页面中找到，例如man bash-builtins或man builtin。)

但大多数命令仍然有其对应的可执行文件：

λ ~/ whereis echo
/bin/echo

因此，在您运行时的特定情况下：

char* arg[] = {"ls", "-l", NULL};
execvp(arg[0],arg);

您实际上是在用(最有可能的) /bin/ls的地址空间替换当前进程的地址空间。

我的直觉是，我必须读取文件，并且可能会解析它，以便将参数存储在

中。

你确实有你。但是你也可以使用一些内核中的函数来实现"shebang"：

不是将文件名放在单独的文件中，而是添加所谓的shebang作为要进行cat的文件的第一行：

#!/bin/cat

并将chmod +x添加到其中。然后，您可以将其作为可执行文件运行(通过任何exec函数或shell)：

λ ~/tmp/ printf '#!/bin/cat\nTEST\n' > cat_me
λ ~/tmp/ chmod +x cat_me
λ ~/tmp/ ./cat_me 
#!/bin/cat
TEST

当然，它有一个缺点，那就是用文件打印内核本身，但在- shebang =)中打印还是很有趣的。

顺便说一句。您所描述的问题非常普遍，以至于有一个名为xargs的特殊可执行文件(在非常简单的解释中)，它执行通过标准输入传递的参数列表上的给定程序。有关更多信息，请咨询man xargs。

为了便于记忆exec-family，我经常使用下表：

           Figure 8.14. Differences among the six exec functions
+----------+----------+----------+----------+--------+---------+--------+
| Function | pathname | filename | agr list | argv[] | environ | envp[] |
+----------+----------+----------+----------+--------+---------+--------+
|  execl   |    *     |          |     *    |        |    *    |        |
+----------+----------+----------+----------+--------+---------+--------+
|  execlp  |          |    *     |     *    |        |    *    |        |
+----------+----------+----------+----------+--------+---------+--------+
|  execle  |    *     |          |     *    |        |         |   *    |
+----------+----------+----------+----------+--------+---------+--------+
|  execv   |    *     |          |          |    *   |    *    |        |
+----------+----------+----------+----------+--------+---------+--------+
|  execvp  |          |    *     |          |    *   |    *    |        |
+----------+----------+----------+----------+--------+---------+--------+
|  execve  |    *     |          |          |    *   |         |   *    |
+----------+----------+----------+----------+--------+---------+--------+
|  letter  |          |    p     |     l    |    v   |         |   e    |
+----------+----------+----------+----------+--------+---------+--------+

因此，在您的示例中，execvp采用文件名、argv(v)和environ(e)。然后，它尝试通过将filename (在您的例子中为cat)附加到PATH中的每个路径组件来“猜测”路径名(也称为完整路径)，直到它找到具有可执行文件filename的路径。

更多关于exec内部情况的信息(包括继承内容)可以在Advanced Programming in the UNIX Environment (2nd Edition) by W. Richard Stevens and Stephen A. Rago，也就是APUE2中找到。

如果您对UNIX内部原理感兴趣，那么您可能应该阅读它。

Answer 3

"ls“不仅仅是一个命令，它实际上是一个程序(大多数命令都是)。当你像那样运行execvp时，它会破坏你的整个程序，它的内存，它的堆栈，它的堆，等等。在概念上“清除它”，并将它赋予"ls“，这样它就可以将它用于自己的堆栈、堆等。

简而言之，execvp将销毁您的程序，并将其替换为另一个程序，在本例中为"ls“。