Linux exec与文件描述符

看到好几篇文章讲述exec都是一知半解，所以我尽量说的清楚明白一些。本文首先讲述Linux文件描述符，然后是exec，最后举例说明exec I/O重定向及其用法。

概念：exec命令用于调用并执行指令的命令。exec命令通常用在shell脚本程序中，可以调用其他的命令。如果在当前终端中使用命令，则当指定的命令执行完毕后会立即退出终端。
语法:
exec(选项)(参数)
选项:
-c：在空环境中执行指定的命令。
参数:
指令：要执行的指令和相应的参数。
实例:
首先使用echo命令将文本“Linux C++”进行输出，输入如下命令：
echo Linux C++ #输出指定信息
执行上面的指令后，输出如下信息：
Linux C++ #输出信息
然后再使用exec命令调用echo命令输出同样的信息，并且对输出的信息进行对比，输入指令如下所示：
exec -c echo Linux C++ #调用命令
执行以上命令后，其输出信息如下（并退出当前终端）：
Linux C++ #使用指定指令输出信息通过比较两者执行后的结果来看，所实现的功能是相同的，即使用exec命令调用echo命令成功。

1 Linux文件描述符介绍

在Linux系统中一切皆可以看成是文件，文件又可分为：普通文件、目录文件、链接文件和设备文件。文件描述符（file descriptor简称FD）是内核为了高效管理已被打开的文件所创建的索引，其是一个非负整数（通常是小整数），用于指代被打开的文件，所有执行I/O操作的系统调用都通过文件描述符。最前面的三个文件描述符（0，1，2）分别与标准输入（stdin），标准输出（stdout）和标准错误（stderr）对应。因此，函数 scanf() 使用 stdin，而函数 printf() 使用 stdout。你可以用不同的文件描述符改写默认的设置并重定向进程的 I/O 到不同的文件。Unix 操作系统通常给每个进程能打开的文件数量强加一个限制。

例如:要把标准输出(1)和标准错误(2)重定向到一个文件，使用如下命令

xx命令 >& filename

查看LINUX默认的文件描述符数：

# ulimit -n

使用用如下命令来增大文件描述符数:

ulimit -HSn

2 exec原理介绍

exec和source都属于bash内部命令(builtins commands)，
source:

source命令即点(.)命令。

在bash下输入man source，找到source命令解释处，可以看到解释”Read and execute commands from filename in thecurrent shell environment and …”。从中可以知道，source命令是在当前进程中执行参数文件中的各个命令，而不是另起子进程(或sub-shell)。

exec:

在bash下输入man exec，找到exec命令解释处，可以看到有”No new process is created.”这样的解释，这就是说exec命令不产生新的子进程。那么exec与source的区别是什么呢? exec命令在执行时会把当前的shell process关闭，然后换到后面的命令继续执行。

系统调用exec是以新的进程去代替原来的进程，但进程的PID保持不变。因此，可以这样认为，exec系统调用并没有创建新的进程，只是替换了原来进程上下文的内容。原进程的代码段，数据段，堆栈段被新的进程所代替。

一个进程主要包括以下几个方面的内容:

(1)一个可以执行的程序

(2) 与进程相关联的全部数据(包括变量，内存，缓冲区)

(3)程序上下文(程序计数器PC,保存程序执行的位置)

描述exec命令最贴切的说法是：它践踏了你当前的shell。

当这个脚本结束了，相应的会话可能也就结束了。

但是，exec在对文件描述符进行操作的时候（也只有在这个时候），它不会覆盖你当前的shell。

3 exec I/O重定向基本概念和应用案例

3.1 基本概念(可以大体看一下意思,等看到后面的例子再来参考)

1 常用FD(文件描述符)有3个，为0(stdin，标准输入)、1(stdout，标准输出)、2(stderr，标准错误输出)，但你也可以指定其他数字作为文件描述符;

2 bash(ksh)执行命令的过程：分析命令-变量求值-命令替代(``和$( ))-重定向-通配符展开-确定路径-执行命令;

exec用法总结

exec命令	作用
exec ls	在shell中执行ls，ls结束后不返回原来的shell中了
exec <file	将file中的内容作为exec的标准输入
exec >file	将file中的内容作为标准写出
exec 3<file	将file读入到fd3中
exec 3>file	将写入fd3中的内容写入file中
sort <&3	fd3中读入的内容被分类
ls >&4	Ls将不会有显示，直接写入fd4中了，即上面的file中,此处ls也可以替换为任何命令
exec 5<&4	创建fd4的拷贝fd5
exec 3<&-	关闭fd3

1、通过exec分配文件描述符3.2 应用案例

#!/bin/sh
exec <>hello.txt           # 以读写方式绑定到文件描述符"
       # 写入"hello exec"，如果之前有内容，这里将会从文件开头进行覆盖
      # 写入"hello world“，新的一行！
exec >&-                   # 关闭写，禁止写,然而，实际上它也不能读了～
                            # 如果是exec <&-，关闭读，同时它也不能写了～

打开文件,看到的结果如下

[root@vmtest01 tmp]# cat hello.txt
hello exec                                 #首次插入的在第一行
hello world        #第二次在新的一行
errfilename        #下面的都是旧数据,依旧保留
hello.txt
systemd-private-CEGg3c
test

2、将标准输出重定向到hello.txt

#!/bin/sh
exec >hello.txt        # 将标准输出重定向到文件hello.txt，从此以后，当前环境（shell）中的的标准输出都将被写入文件hello.txt
echo "hello exec"
echo "hello world"

这样，在终端再也见不着标准输出了，因为所有标准输出到放大文件hello.txt中了
如果你现在运行who am i命令，终端什么都不显示，打开另外一个终端

可以发现hello.txt文件的内容如下

[root@vmtest01 tmp]# cat hello.txt
hello exec
hello world
root     pts/        -- : (192.168.233.1)  #这是who am i命令的输出,已经重定向到该文件中了

3、在上面这个示例中，标准输出被重定向了，如果要恢复怎么办？

#!/bin/sh
exec >&             # 将文件描述符100连接到标准输出,此时100 和1同时指向hello.txt,即echo  和echo "hello exec"的效果一样，都写入hello.txt
                        # 由于之后还要输出到终端，所以我们不得不使用一个临时的描述符来保存它！
exec >hello.txt        # 首先清空hello.txt，并再次将标准输出重定向到文件hello.txt，从此以后，这个环境中的标准输出都将被写入文件hello.txt
echo "hello exec"
exec >& >&-      # 将标准输出连接到100，这是之前保存的标准输出
                        # 将描述符100关了，一了百了，因为已经还原标准输出了，留着它实在没必要
echo "oh, my god!"      # 从这句开始将显示在终端上

4、标准输入的操作与2、3相似，只是使用的是"<"

注意，下面这个必须存到脚本里面执行，不然总是会退出登录

#!/bin/sh
exec <&
exec <hello.txt      #假设hello.txt只有一行
read line1
echo $line1
exec <& >&-     # 将标准输入连接到100
                        # 将描述符100关了，一了百了，因为已经还原标准输入了，留着它实在没必要
read -p "please input:"    custome    #测试不是文件的标准输入
echo "your input is :$custome"

参考

linux shell的一些技巧（五）exec与文件描述符

Linux中exec命令相关

linux exec和文件描述符妙用技巧

man exec命令

linux exec用法总结比较好的讲解