介绍
在本实验中，我们将探索 Linux 的 exec 命令及其实际应用。我们将从理解 exec 系统调用开始，该系统调用用于在当前进程中执行程序或命令，用新的进程映像替换当前进程映像。然后，我们将演示如何使用 exec 系统调用执行外部命令，以及如何使用 exec() 重定向输入和输出。本实验旨在全面理解 exec 命令及其在 Linux 中的各种用例。
理解 exec 系统调用
在这一步中，我们将探索 Linux 中的 exec 系统调用。exec 系统调用用于在当前进程中执行程序或命令，用新的进程映像替换当前进程映像。
为了理解 exec 系统调用，让我们从一个简单的 C 程序开始，演示其用法：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main() {
printf("Before exec\n");
execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);
printf("After exec\n");
return 0;
}将此代码保存为 exec_example.c 文件。
现在，编译并运行该程序：
gcc -o exec_example exec_example.c
./exec_example示例输出：
Before exec
total 4
-rwxrwxr-x 1 labex labex 8704 May 30 11:32 exec_example如你所见，输出仅显示了 ls -l 命令的结果，而 "After exec" 这一行并未打印。这是因为 exec 系统调用用新的进程映像替换了当前进程映像，从而终止了原始程序。
exec 系统调用接收可执行文件的路径以及传递给新进程的参数。在上面的示例中，我们使用 execl 来执行 /bin/ls 命令，并传递了 -l 参数。
exec 系统调用有多个变体，例如 execvp、execve 和 execvpe，它们提供了不同的方式来指定可执行文件及其参数。
使用 exec() 执行外部命令
在这一步中，我们将探索如何使用 exec 系统调用来执行外部命令。
exec 系统调用可以用于在 C 程序中执行外部命令或程序。让我们从一个简单的 C 程序开始，演示这一点：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main() {
printf("Executing 'ls -l' command using exec:\n");
execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);
printf("This line should not be printed.\n");
return 0;
}将此代码保存为 exec_command.c 文件。
现在，编译并运行该程序：
gcc -o exec_command exec_command.c
./exec_command示例输出：
Executing 'ls -l' command using exec:
total 12
-rwxrwxr-x 1 labex labex 8704 May 30 11:32 exec_command
-rw-rw-r-- 1 labex labex 241 May 30 11:32 exec_command.c
-rw-rw-r-- 1 labex labex 70 May 30 11:32 exec_example.c如你所见，exec 系统调用用新的进程替换了当前进程，在这个例子中是 ls -l 命令。"This line should not be printed." 这一行永远不会被执行，因为原始程序被 exec 调用终止了。
你也可以使用 exec 系统调用执行不同的外部命令。例如，执行 echo 命令：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main() {
printf("Executing 'echo Hello, World!' using exec:\n");
execl("/bin/echo", "echo", "Hello, World!", NULL);
printf("This line should not be printed.\n");
return 0;
}将此代码保存为 exec_echo.c 文件，编译并运行它：
gcc -o exec_echo exec_echo.c
./exec_echo示例输出：
Executing 'echo Hello, World!' using exec:
Hello, World!exec 系统调用提供了一种强大的方式，可以在 C 程序中执行外部命令，从而将系统级功能集成到你的应用程序中。
使用 exec() 重定向输入和输出
在这一步中，我们将学习如何重定向使用 exec 系统调用执行的命令的输入和输出。
让我们从一个 C 程序开始，该程序从用户读取输入并使用该输入执行 cat 命令：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main() {
printf("Enter some text: ");
// 将 stdin 重定向到用户的输入
dup2(STDIN_FILENO, 0);
// 执行 'cat' 命令以显示输入
execl("/bin/cat", "cat", NULL);
printf("This line should not be printed.\n");
return 0;
}将此代码保存为 exec_redirect_input.c 文件。
现在，编译并运行该程序：
gcc -o exec_redirect_input exec_redirect_input.c
./exec_redirect_input示例输出：
Enter some text: Hello, World!
Hello, World!在这个例子中，我们使用 dup2 函数将标准输入（stdin）重定向到用户的输入。然后，我们执行 cat 命令，该命令将从重定向的 stdin 中读取并显示输入。
接下来，让我们创建一个程序，重定向使用 exec 执行的命令的输出：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
int main() {
// 将 stdout 重定向到一个文件
int fd = open("output.txt", O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC, 0644);
dup2(fd, STDOUT_FILENO);
close(fd);
// 执行 'ls -l' 命令并将输出重定向
execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);
printf("This line should not be printed.\n");
return 0;
}将此代码保存为 exec_redirect_output.c 文件。
编译并运行该程序：
gcc -o exec_redirect_output exec_redirect_output.c
./exec_redirect_output运行程序后，你应该会在当前目录中找到一个名为 output.txt 的文件，其中包含 ls -l 命令的输出。
dup2 函数用于将标准输出（stdout）重定向到文件 output.txt。open 函数用于创建具有适当权限的文件。
通过将输入和输出重定向与 exec 系统调用结合使用，你可以创建强大的 C 程序，将系统级功能与自定义逻辑集成在一起。
总结
在本实验中，我们探索了 Linux 的 exec 系统调用，该系统调用用于在当前进程中执行程序或命令，用新的进程映像替换当前进程映像。我们学习了如何使用 exec 系统调用来执行外部命令，以及如何使用 exec() 重定向输入和输出。关键要点包括：1) exec 系统调用用新的进程映像替换当前进程映像，从而终止原始程序。2) exec 系统调用可以用于在 C 程序中执行外部命令或程序。3) 在使用 exec 系统调用时，可以重定向输入和输出。
