UNIX — универсальная среда программирования

Создание процесса низкого уровня: execlp и execvp

Самая важная операция - выполнение другой программы без возврата с помощью системного вызова execlp. Например, чтобы напечатать дату и выполнить тем самым последнее действие запущенной программы, используют

 execlp("date", "date", (char*)0);

Первый аргумент execlp есть имя файла команды; execlp выбирает путь поиска (т.е. $PATH) из вашего окружения и выполняет такой же поиск, как shell. Второй и последующие аргументы — это имена и аргументы команд; для новой программы они становятся массивом argv. Конец списка отмечен аргументом 0. (См. справочное руководство по exec(2), и вы поймете конструкцию execlp.)

Вызов execlp перекрывает существующую программу новой, запускает ее и затем завершается. Первоначальная программа получает управление обратно только при возникновении ошибки, например, когда файл не удается найти или он является невыполнимым:

 execlp("date", "date", (char*)0);
 fprintf(stderr, "Не удалось выполнить 'date'\n");
 exit(1);

Если число аргументов вам заранее не известно, полезно применить execvp (вариант execlp). Вызов выглядит так:

 execvp(filename, argp);

где argp означает массив указателей к аргументам (таким, как argv). Последним в массиве должен быть указатель NULL, так что execvp может отметить конец списка. Как и для execlp, filename — это файл, в котором находится программа, argp — массив argv для новой программы, a argp[0] — имя программы.

Ни одна из перечисленных выше программ не обеспечивает расширения в списке аргументов метасимволов типа <, >, *, кавычки и т.п. Если они вам нужны, воспользуйтесь execlp и вызовите /bin/sh из shell, которая выполнит эту работу. Сконструируйте строку commandline, содержащую полную команду, как если бы она была напечатана на терминале, например:

 execlp("/bin/sh/", "sh", "-с", commandline, (char*)0);

Аргумент – с предписывает трактовать следующий аргумент как целую командную строку.

В качестве иллюстрации exec рассмотрим программу waitfile. Команда

 $ waitfile filename [command]

периодически проверяет поименованный файл. Если он не менялся после последней проверки, выполняется command. В том случае, когда команда не указана, файл копируется в стандартный выходной поток. С помощью waitfile мы контролируем работу troff, как в

 $ waitfile troff .out echo troff done &

Программа waitfile использует fstat, чтобы выявить время последнего изменения файла.

 /* waitfile: wait until file stops changing */
 #include <stdio.h>
 #include <sys/types.h>
 #include <sys/stat.h>
 char *progname;

 main(argc, argv)
  int argc;
  char *argv[];
 {
  int fd;
  struct stat stbuf;
  time_t old_time = 0;

  progname = argv[0];
  if (argc < 2)
  error("Usage: %s filename [cmd]", progname);
  if ((fd = open(argv[1], 0)) == -1)
  error("can't open %s", argv[1]);
  fstat(fd, &stbuf);
  while(stbuf.st_mtime != old_time) {
  old_time = stbuf.st_mtime;
  sleep(60);
  fstat(fd, &stbuf);
  }
  if (argc == 2) { /* copy file */
  execlp("cat", "cat", argv[1], (char*)0);
  error("can't execute cat %s", argv[1]);
  } else { /* run process */
  execvp(argv[2], &argv[2]);
  error("can't execute %s", argv[2]);
  }
  exit(0);
 }

Мы рассмотрели пример работы как execlp, так и execvp. Эта программа выбрана в качестве иллюстрации, поскольку она весьма полезна, но возможны и другие варианты. Так, waitfile могла бы просто завершиться по окончании изменения файла.

Упражнение 7.17

Модифицируйте watchfile (упр. 7.12) так, чтобы она имела то же свойство, что и waitfile: в отсутствие command копируется файл, в противном случае выполняется команда. Могли бы watchfile и waitfile разделять исходную программу? Подсказка: argv[0].

Управление процессами: fork и wait

Следующий шаг — вновь получить управление после запуска программы с помощью execlp и execvp. Так как эти программы просто "перекрывают" старую программу новой, для сохранения старой требуется сначала разбить ее на две копии. Одна из копий может быть перекрыта, в то время как другая ждет новую, перекрывающую ее программу, чтобы завершиться. Разбиение выполняется с помощью системного вызова fork:

 proc_id = fork;

Программа разбивается на две копии, каждая из которых продолжает работать. Они отличаются лишь значением, возвращаемым fork, — номером процесса process-id. В первом процессе (потомке) proc_id равен нулю, во втором (родительском) proc_id есть номер процесса-потомка. Итак, вызвать другую программу и вернуться можно следующим образом:

 if (fork == 0)
  execlp("/bin/sh", "sh", "-с", commandline, (char*)0);

Фактически этого достаточно, за исключением обработки ошибок. Fork делает две копии программы. В процессе-потомке fork возвращает нуль, так что он вызывает execlp, которая выполняет commandline и затем завершается. В родительском процессе fork возвращает не нуль, поэтому execlp пропускается. (При наличии ошибки fork возвращает -1-)