Основы программирования в Linux - Нейл Мэтью

#include <stdlib.h>

#include <stdio.h>

int main() {

 printf("Running ps with systemn");

 system("ps ax");

 printf("Done n");

 exit(0);

}

Когда вы откомпилируете и выполните программу system1.с, то получите вывод, похожий на приведенный далее:

$ ./system1

Running ps with system

 PID TTY   STAT TIME COMMAND

   1 ?     Ss   0:03 init [5]

...

1262 pts/1 Ss   0:00 /bin/bash

1273 pts/2 S    0:00 su -

1274 pts/2 S+   0:00 -bash

1463 pts/2 SN   0:00 oclock

1465 pts/1 S    0:01 emacs Makefile

1480 pts/1 S+   0:00 ./system1

1481 pts/1 R+    0:00 ps ax

Done.

Поскольку функция system применяет командную оболочку для запуска нужной программы, вы можете перевести ее в фоновый режим, заменив вызов функции в файле system1.с на следующий:

system("ps ах &");

Когда вы откомпилируете и выполните эту версию программы, то получите следующий вывод:

$ ./system2

Running ps with system

 PID TTY  STAT TIME COMMAND

   1 ?    S    0:03 init [5]

 ...

Done.

$ 1274 pts/2 3+ 0:00 -bash

1463 pts/2 SN  0:00 oclock

1465 pts/1 S   0:01 emacs Makefile

1484 pts/1 R   0:00 ps ax

Как это работает

В первом примере программа вызывает функцию system со строкой "ps ах", выполняющую программу ps. Когда команда ps завершается, вызов system возвращает управление программе. Функция system может быть очень полезной, но она тоже ограничена. Поскольку программа вынуждена ждать, пока не завершится процесс, начатый вызовом system, вы не можете продолжить выполнение других задач.

Во втором примере вызов функции system вернет управление программе, как только завершится команда командной оболочки. Поскольку это запрос на выполнение программы в фоновом режиме, командная оболочка вернет управление в программу, как только будет запущена программа ps, ровно то же, что произошло бы при вводе в строку приглашения командной оболочки команды

$ ps ах &

Далее программа system2 выводит Done. и завершается до того, как у команды ps появится возможность отобразить до конца весь свой вывод. Вывод ps продолжает формироваться после завершения system2 и в этом случае не включает в список элемент, описывающий процесс system2. Такое поведение процесса может сильно сбить с толку пользователей. Для того чтобы умело применять процессы, вы должны лучше управлять их действиями. Давайте рассмотрим низкоуровневый интерфейс для создания процесса, exec.

Примечание

Вообще применение функции system — далеко не идеальный способ создания процессов, потому что запускаемая программа использует командную оболочку. Он неэффективен вдвойне: и потому что перед запуском программы запускается оболочка, и потому что сильно зависим от варианта установки командной оболочки и применяемого окружения. В следующем разделе вы увидите гораздо более удачный способ запуска программ, который почти всегда предпочтительней применения вызова system.

Замена образа процесса

Существует целое семейство родственных функций, сгруппированных под заголовком exec. Они отличаются способом запуска процессов и представлением аргументов программы. Функция exec замещает текущий процесс новым, заданным в аргументе path или file. Функции exec можно применять для передачи выполнения вашей программы другой программе. Например, перед запуском другого приложения с политикой ограниченного применения вы можете проверить имя пользователя и пароль. Функции exec более эффективны по сравнению с system, т.к. исходная программа больше не будет выполняться после запуска новой программы.

#include <unistd.h>

char **environ;

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

int execlp(const char *file, const char *arg0, ..., (char *)0);

int execle(const char *path, const char *arg0, ..., (char *)0,

 char *const envp[]);

int execv(const char *path, char *const argv[]);

int execvp(const char *file, char *const argv[]);

int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

Эти функции делятся на два вида. execl, execlp и execle принимают переменное число аргументов, заканчивающихся указателем null. У execv и execvp второй аргумент — массив строк. В обоих случаях новая программа стартует с заданными аргументами, представленными в массиве argv, передаваемом функции main.

Эти функции реализованы, как правило, с использованием execve, хотя нет обязательных требований на этот счет.

Функции, имена которых содержат суффикс p, отличаются тем, что ищут переменную окружения PATH для определения исполняемого файла новой программы. Если эта переменная не позволяет найти нужный файл, необходимо передать функции как параметр абсолютное имя файла, включающее каталоги.

Передать значение окружению программы может глобальная переменная environ. Другой вариант — дополнительный аргумент в функциях execle и execve, способный передавать строки, используемые как окружение новой программы.

Если вы хотите применить функцию exec для запуска программы ps, можно выбирать любую функцию из семейства exec, как показано в вызовах приведенного далее фрагмента программного кода:

#include <unistd.h>

/* Пример списка аргументов */

/* Учтите, что для argv[0] необходимо имя программы */

char *const ps_argv[] = {"ps", "ax", 0};

/* He слишком полезный пример окружения */

char *const ps_envp[] = {"PATH=/bin:/usr/bin", "TERM=console", 0};

/* Возможные вызовы функций exec */

execl("/bin/ps", "ps", "ax", 0);

/* предполагается, что ps в /bin */

execlp("ps", "ps", "ax", 0);

/* предполагается, что /bin в PATH */

execle("/bin/ps", "ps", "ax", 0, ps_envp);

/* передается свое окружение */

execv("/bin/ps", ps_argv);

execvp("ps", ps_argv);

execve("/bin/ps", ps_argv, ps_envp);

А теперь выполните упражнение 11.2.

Упражнение 11.2. Функция execlp

Давайте изменим пример и используем вызов execlp:

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main() {

 printf("Running ps with execlpn");

 execlp("ps", "ps", "ax", 0);

 printf("Done.n");

 exit(0);

}

Когда вы выполните эту программу, рехес.с, то получите обычный вывод команды ps, но без сообщения Done. Кроме того, обратите внимание на то, что в выводе нет процесса с именем рехес:

$ ./рехес

Running ps with execlp

 PID TTY   STAT TIME COMMAND

1    ?     S    0:03 init [5]

...

1262 pts/1 Ss   0:00 /bin/bash

1273 pts/2 S    0:00 su -

1274 pts/2 S+   0:00 -bash

1463 pts/1 SN   0:00 oclock

1465 pts/1 S    0:01 emacs Makefile

1514 pts/1 R+   0:00 ps ax

Как это работает

Программа выводит первое сообщение и затем вызывает функцию execlp, которая ищет каталоги, заданные в переменной окружения PATH для обнаружения программы ps. Далее она выполняет команду вместо программы рехес, запустив ее так, как будто вы ввели команду командной оболочки

$ ps ax

Когда ps завершается, вы получаете новую строку приглашения командной оболочки. Возврата в программу рехес не происходит, поэтому второе сообщение не выводится. PID нового процесса тот же, что и у исходного, то же самое можно сказать о PID родительского процесса и значении nice. В сущности, происходит следующее: выполняющаяся программа запустила на выполнение новый код и новый исполняемый файл, заданный в вызове функции exec.

Существует ограничение для общего размера списка аргументов и окружения процесса, запускаемого функциями exec. Оно задается в переменной ARG_MAX и в системах Linux равно 128 Кбайт. В других системах может задаваться меньший предельный размер, что способно порождать проблемы. Стандарт POSIX гласит, что ARG_MAX должна быть не менее 4096 байтов.

Функции exec, как правило, не возвращаются в программу до тех пор, пока не возникла ошибка, в этом случае задается переменная errno и функция exec возвращает -1.

Новые процессы, запущенные exec, наследуют многие свойства исходного процесса. В частности, открытые файловые дескрипторы остаются открытыми в новом процессе, пока не установлен их флаг FD_CLOEXEC (close on exec) (подробную информацию см. в описании системного вызова fcntl в главе 3). Любые открытые в исходном процессе потоки каталогов закрываются.