前言：之前也知道exec族函式，但沒有完全掌握，昨天又重新學習了一遍，基本完全掌握了，還有一些父子程序和迴圈建立子程序的問題，還要介紹一下環境變數，今天分享一下。

　　一、環境變數

　　先介紹下環境的概念和特性，再舉例子吧。

　　環境變數，是指在作業系統中用來指定作業系統執行環境的一些引數。通常具備以下特徵：

　　① 字串(本質) ② 有統一的格式：名=值[:值] ③ 值用來描述程序環境資訊。

　　儲存形式：與命令列引數類似。char *[]陣列，陣列名environ，內部儲存字串，NULL作為哨兵結尾。

　　使用形式：與命令列引數類似。

　　引入環境變量表：須宣告環境變數。extern char ** environ;   

　　環境變數跟很多東西有關係，例如接下來的exec族函式，這也是為什麼要先介紹下環境變數的原因，對理解exec族函式很有幫助；例如，Linux是什麼樣的系統？多使用者多工開源系統，每個使用者的登入資訊環境變數都會記錄。舉例一下常用的環境變數：

• PATH

　　可執行檔案的搜尋路徑。ls命令也是一個程式，執行它不需要提供完整的路徑名/bin/ls，然而通常我們執行當前目錄下的程式a.out卻需要提供完整的路徑名./a.out，這是因為PATH環境變數的值裡面包含了ls命令所在的目錄/bin，卻不包含a.out所在的目錄。PATH環境變數的值可以包含多個目錄，用:號隔開。在Shell中用echo命令可以檢視這個環境變數的值：

　　$ echo $PATH

• SHELL

　　當前Shell，它的值通常是/bin/bash。

• TERM

　　當前終端型別，在圖形介面終端下它的值通常是xterm，終端型別決定了一些程式的輸出顯示方式，比如圖形介面終端可以顯示漢字，而字元終端一般不行。

• LANG

　　語言和locale，決定了字元編碼以及時間、貨幣等資訊的顯示格式。

• HOME

　　當前使用者主目錄的路徑，很多程式需要在主目錄下儲存配置檔案，使得每個使用者在執行該程式時都有自己的一套配置

　　介紹跟環境變數相關的函式：

　　char *getenv(const char *name);　　//獲取環境變數

　　int setenv(const char *name, const char *value, int overwrite);　　//新增或改變環境變數

　　int unsetenv(const char *name);　　//刪除

　　二、fork函式及迴圈建立子程序

　　先說一個問題，學會fork並寫程式時，可能都會遇到一個問題如下：

　　./a.out的輸出跑到終端上了，想過為什麼？接下來我會解釋這個問題。

　　1.fork函式

　　原型如下：

　　pid_t fork(void);

　　很好理解建立一個子程序，但需要真正理解這個函式需要理解：執行一次返回兩次，就是有兩個返回值，如下：

　　（1）返回子程序的pid

　　（2）返回0

　　2.getpid、getppid函式

　　兩個函式原型，如下：

　　pid_t getpid(void);　　//獲取當前程序ID 　　pid_t getppid(void);　 //獲取父程序ID

　　3.fork建立子程序

　　主要建立一個子程序，並列印當前程序和父程序ID，並且打下了當前父程序的父程序ID，想一下父程序的父程序ID會是多少呢？程式如下：

#include<stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    pid_t pid;

    pid = fork();
    if (pid == -1 ) {
        perror("fork");
        exit(1);
    } else if (pid > 0) {    //parent
        //sleep(1); //保證子程序先執行
        printf("I'm parent pid = %d, parentID = %d\n", getpid(), getppid());
    } else if (pid == 0) {    //child
        printf("child  pid = %d, parentID = %d\n", getpid(), getppid());
    }

    return 0;
}

　　程式很簡單不再解釋，但要說明幾個問題，結果如下：

　　看到結果知道了父程序也有父程序的ID，並查詢一下它，是bash其實就是shell，shell通過某種方式創子程序（就是我們程式中的父程序），然後子程序再建立子程序。

對了，還有一個問題，有一個sleep函式，註釋是：確保子程序先執行，父子程序的執行順序是由CPU的排程演算法決定，但為啥我註釋了sleep，還是父程序先執行。說點題外話吧，APUE（unix環境高階程式設計）的作者做過實驗，98%的概率的都是父程序先執行。

　　4.迴圈建立子程序

　　接下來怎麼建立多個子程序，直接給正確的程式吧，先演示一下有些問題的程式碼，如下：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    int n = 5, i;                //預設建立5個子程序

    if (argc == 2) {    
        n = atoi(argv[1]);
    }

    for (i = 0; i < n; i++)    //出口1,父程序專用出口
        if (fork() == 0)
            break;            //出口2,子程序出口,i不自增

    if (n == i) {
        //sleep(n);
        printf("I am parent, pid = %d\n", getpid());
    } else {
        //sleep(i);
        printf("I'm %dth child, pid = %d\n", 
                i+1, getpid());
    }

    return 0;
}

　　演示結果:

　　會出現最開始的問題：輸出跑到終端上。接下來解釋為什麼會出現這個問題？

　　原因：shell、父程序和子程序都搶奪CPU，shell當父程序執行return 0,認為父程序執行完了，返回到終端，當子程序還沒執行完，就輸出到終端了。

　　三、exec族函式　

　　其實有七種以exec開頭的函式，統稱exec函式：

　　int execl(const char *path, const char *arg, ...); 　　int execlp(const char *file, const char *arg, ...); 　　int execle(const char *path, const char *arg,..., char * const envp[]); 　　int execv(const char *path, char *const argv[]); 　　int execvp(const char *file, char *const argv[]); 　　int execvpe(const char *file, char *const argv[],char *const envp[]);

　　int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]); 　　//真的系統呼叫

　　主要函式紅色部分的說明：

　　l (list)                           命令列引數列表

　　p (path)                       搜素file時使用path變數

　　v (vector)                    使用命令列引數陣列

　　e (environment)       使用環境變數陣列,不使用程序原有的環境變數，設定新載入程式執行的環境變數

　　1.execlp函式

　　載入一個程序，藉助PATH環境變數  

　　引數說明：

　　file：檔名，通過PATH環境變數查詢

　　arg：命令列引數，要強掉一下，第一個arg相當於arg[0]，並要以NULL結尾

　　...:可變引數

　　通過呼叫ls來舉例：

　　execlp("ls","ls","-l",NULL);

　　其實，可以試一下第二個標紅的引數，隨便寫也不會有錯誤的，說明核心並不使用第二個引數。

　　程式示例如下：

#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[])
{
    printf("========================\n");

    char *argvv[] = {"ls", "-l", "-F", "R", "-a", NULL};
    

    pid_t pid = fork();
    if (pid == 0) {
        //execl("/bin/ls", "ls", "-l","-F", "-a", NULL);
        //execv("/bin/ls", argvv);
        execlp("ls","ls","-l","-F","-a",NULL);
        perror("execlp");
        exit(1);

    } else if (pid > 0) {
        sleep(1);
        printf("parent\n");
    }


    return 0;
}

　　演示結果就不展示了，可以自己在終端手動輸入命令，進行對照。

　　2.execl函式

　　載入一個程序， 通過 路徑+程式名 來載入。

　　跟execlp的主要區別在於不是通過環境變數獲取了，相對路徑也是可以的。

　　上面程式註釋部分有這個程式。

　　3.execv函式

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

　　注意“v”使用命令列引數。

　　上面程式註釋部分有這個程式。

　　就不一一舉例了，有興趣可以自己試一下。

　　總結：有問題，歡迎及時評論、交流與學習。