exec执行普通文件和解释器文件的区别

——lvyilong316

1. 从一个问题开始

首先要从项目中遇到的一个问题说起。编写一个python文件test.py，文件test.py内容如下：

#! /usr/bin/python

....

如果在命令行方式执行test.py的方式是：

test.py -in inputfile -out outputfile;或python test.py -in inputfile -out outputfile;

但是因为需要，用exec函数(这里使用execl)去调用这个python文件。在项目中是这样写的：

execl(”test.py”,”-in”,”inputfile”,”-out”,”outputfile”,(char*)0);

    但执行结果并不是预想的test.py执行，而是启动了python交互程序，不知道是什么原因。因为一直以为如果写一个C程序，比如main。那么在命令行输入:main arg1 arg2执行的效果和execl(”main”,”arg1”,”arg2”,(char*)0)的效果应该是一样的。

当然同时伴随我有另一个问题：

execl(“usr/bin/python”,”test.py”,(char*)0);和输入命令”/usr/bin/python test.py”有什么区别？

为了回答些问题，自己通过再反复看apue和做实验测试，终于一点一点明白了，下面就来一点一点的分析。

2. 命令行执行程序和exec执行程序的区别

    首先我们来分析一下在命令行执行一个程序和通过exec函数执行程序有什么区别，或者说需要注意的地方(一下所有编写的文件都在/mnt/hgfs/VWShared/目录下)。

    编写程序foo.c如下，并编译为可执行文件foo。它打印参数列表(argv)的所有参数.

l foo.c

#include 

int

main(int argc,char* argv[])

{

  int i;

  for(i=0;i

    printf("argv[%d]: %s\n",i,argv[i]);

  exit(0);

}

再编写main.c如下，将其编译为可执行文件main，它使用execl调用foo。

l main.c

#include 

#include 

int main(int argc,char* argv[])

{

  int n=0;

  if( (n=execl("/mnt/hgfs/VWShared/foo",(char*)0))==-1 )

    {

       perror("execl error");

       exit(0);

    }

  exit(1);

}

直接在命令行下运行foo，结果如图1：

图1

运行main(通过execl运行foo)结果如图2：

图2

可以看出直接在命令行运行foo，则”./foo”被当做argv[0]，但是通过exec运行foo发现并没有参数传入foo(程序没有任何输出)，也就是说argc值为0。这是什么原因呢？我们知道argv存放的是传递给main函数的命令行参数，当在命令行键入”./foo”时，唯一的命令行参数”./foo”就被传入给main的argv了。所以直接在命令行运行foo就打印出唯一的参数”./foo”。

那么execl的情况呢？首先看一下execl的原型：

int execl(const char* pathname,const char* arg0,.../*(char*)0*/);

注意到了吧，第一个参数是要执行的程序名，第二个参数才是要传入待执行程序的第一个参数，而上述main.c中没有第二个参数(这里说的是execl的第二个参数)，也就是没有给foo传递任何参数，foo的参数表argv当然就是空了，或者说argc为0。

通过这个例子我们要有以下认识：

argv[0]不一定就是所执行程序的名称，确切的说它只是命令行的第一个参数，只是通常启动程序是在命令行键入程序名称启动的，所以程序的名称才成为argv[0]。但是也有情况argv[0]不是程序名称的，如：

(1) 通过exec执行时，argv[0]是什么要视exec的参数来定。

例如：我们将main中的execl语句改为：execl("/mnt/hgfs/VWShared/foo","xxxxx",(char*)0);

再运行main，效果如图3：

图3

可以看到argv[0]变为了我们传入的参数”xxxxx”。

(2) 通过程序别名启动时，argv[0]就是程序的别名。如我们给foo创建一个软连接sfoo，然后执行sfoo效果如图4：

图4

可以看出输出的argv[0]是./sfoo 而不是./foo，再次证明argv[0]是什么和程序名称无关，只是和传入的命令行第一个参数有关。

补充：在创建上述软连接过程中遇到了一点小问题，不妨也在这里写下来：

【问题】

在编译VMware下的Linux系统对从Windows中共享过来的文件，进行编译的时候，遇到：ln: creating symbolic link XXXXXX : Operation not supported
【解决办法】

出现这类问题，主要是由于在编译的时候，要用ln去建立一些软链接，而这些文件是从Windows中，通过VMWare虚拟机共享进Linux的，而虽然此种操作在Linux系统中很常见，但Windows不支持，所以，编译会报错。比较方便的解决办法是先将文件考到linux的其他目录，再在其他非共享目录中创建软连接。另外还有个解决办法就是，在VMWare下的Linux中，建立Samba服务，然后新创建新samba用户和文件夹，然后在windows中就可以访问到该文件夹了。然后把在Linux中，从共享目录拷贝到你所要共享的samba目录中，这样，也可以实现我们所要的文件共享。此时在去编译这些代码的时候，由于是在Linux系统中的，所以就OK了。

3. 解释器文件和解释器

先解释两个概念；解释器文件和解释器。

l 解释器文件：一种文本文件，开头通常是：#! pathname [option-argument];比较常见的是#! /bin/bash，shell脚本和python脚本都属于解释器文件。

l 解释器：解释器文件第一行中pathname指定的程序，如bash。

3.1 解释器文件的执行

    当执行(exec)"解释器"文件时，exec系统调用会识别这种文件，内核使调用exec函数的进程实际执行的并不是该"解释器文件",而是pathname指定的解释器。

我们可以自己写一个解释器，如之前所写的foo.c：

l foo.c

#include 

int

main(int argc,char* argv[])

{

  int i;

  for(i=0;i

    printf("argv[%d]: %s\n",i,argv[i]);

  exit(0);

}

编译成为foo然后保存在/mnt/hgfs/VWShared/。

下面我们在自己写一个”解释器文件”——test：

l test

#!/mnt/hgfs/VWShared/foo

3.1.1 通过命令行执行解释器文件

直接在命令行中键入:”./test”,运行test，效果如图5。

图5

将test内容修改为：#!/mnt/hgfs/VWShared/foo  argA argB，再次在命令行运行test，效果如图6。

图6

通过这两个例子，可以看出命令行运行时当执行文件是”解释器文件”时，参数是如何传递给解释器的：

(1) 通过执行”解释器文件”执行解释器，传递给解释器的第一个参数是解释器文件的pathname，即解释器的路径。

(2) “解释器文件”中pathname后的可选参数(这里的argA，argB)如果存在的话会一起作为第二个参数传递给解释器。

(3) “解释器文件”名称会作为下一个参数传递给解释器。

3.1.2 通过execl执行解释器文件

     接下来通过execl执行解释器文件test，修改main中的exec语句如下：

execl("/mnt/hgfs/VWShared/test","arg1",”arg2”,(char*)0));然后执行main，效果如图7。

图7

    从这个例子可以了解当执行文件是解释器文件时，内核如何处理exec函数的参数及解释器文件第一行的可选参数。我们知道执行解释器文件实际是执行解释器，由解释器去读取解释器文件中的语句执行，而第一行的pathname以#开头在执行时会被当做注释忽略。下面就让我们分析一下最终传入解释器foo的参数都是什么。

(1) argv[0]是该解释器文件的pathname；

(2) argv[1]是该解释文件中的可选参数；

(3) argv[2]是解释器文件本身名字；

(4) argv[3]是execl出入的第二个参数(第一个参数是arg1)。

    那么问题出现了，我们传入execl的arg1去哪里了呢？其实这就是exec执行”解释器文件”和执行一般程序的不同之处：在执行一般程序时，execl(const char* pathname,const char* arg0,...,(char*)0)中的arg0会被当做执行程序(pathname)的第一个参数argv[0]，而在执行解释器文件时，内核取execl调用中的pathname而非第一个参数(arg0)作为第一个参数传递给解释器，因为一般而言，第一个参数arg0通常是解释器文件的名字，而pathname包含了比arg0更多的信息(解释器文件的完整路径)。所以当execl执行解释器文件时第一个参数arg0是无效的。

为了说明这个问题，我们再举一个例子，编写python文件pyth.py如下:

l pyth.py:

#! /usr/bin/python

import sys

for i in range(0,len(sys.argv)):

print "argv[%d]: %s"%(i,sys.argv[i])

它的功能和foo一样同样是打印每个命令行参数。我们分别将main中的execl语句改为：

execl("/mnt/hgfs/VWShared/foo","arg1","arg2",(char*)0))和

execl("/mnt/hgfs/VWShared/pyth.py","arg1","arg2",(char*)0))，对比execl一般程序(foo)和解释器文件(pyth.py)的效果如图8、9。

图8.execl("/mnt/hgfs/VWShared/foo","arg1","arg2",(char*)0))结果

图9.execl("/mnt/hgfs/VWShared/pyth.py","arg1","arg2",(char*)0))结果

可以看出execl对于执行普通文件和解释器文件选取第一个参数是不同的。

 

3.2 execl执行解释器文件和命令行执行解释器文件的不同

    我们上面已经看到execl("/mnt/hgfs/VWShared/pyth.py","arg1","arg2",(char*)0))的结果(图9)，下面我们试一下命令行方式：pyth.py arg1 arg2,结果图10：

图10

    可以看到结果和通过execl执行是有区别的，通过命令行执行解释器文件就像通过命令行执行普通程序一样，程序名称作为第一个参数，命令行后面依次作为后续参数。正因为对于解释器文件的execl方式和命令行方式执行时选取第一个参数的方式不同，所以对于解释器文件a.py:

(1) 在命令行输入：./a.py arg1 arg2;

(2) execl("./a.py","arg1","arg2",(char*)0));

(3) execl("./a.py",”xxx”,"arg1","arg2",(char*)0));

方式(1)和方式(2)不等价，因为方式(1)中arg1会被当做第二个参数传递给解释器，而方式(2)中arg2会被当做第二个参数传递给解释器。方式(1)和方式(3)是等价的。

对于普通文件foo:

(1) 在命令行输入: ./foo arg1 arg2;

(2) execl("./foo","arg1","arg2",(char*)0))

方式(1)和方式(2)是等价的。

4. 回答开始的问题

    为了达到命令行方式：test.py arg1 arg2的效果，使用execl("test.py","arg1","arg2",(char*)0))肯定是不行的，因为arg1会被忽略，提示缺少参数。正确的方式是：execl("test.py",”xxx”,"arg1","arg2",(char*)0)),这里”xxx”代表任意字符串，不过一般会使用解释器文件名，即”test.py”。

     为了达到命令行方式：python test.py arg1 arg2的效果，使用execl("python",”test.py”,"arg1","arg2",(char*)0))也是不行的，因为test.py会被忽略，arg1会被当做第一个参数传给python解释器。正确方式是：

execl(“python",”xxx”,”test.py”,"arg1","arg2",(char*)0)),这里”xxx”代表任意字符串，不过一般会使用解释器文件名，即”test.py”。