Linux之shell启动⼀个程序的原理（外部命令）
前⾔
简单聊聊shell，shell即表⽰⼀种语⾔、⼜可以表⽰⼀个解释器程序，⼜可以表⽰某种具体的程序，⽽bash是shell程序中的⼀种，它是Linux默认使⽤的shell程序（貌似限制默认使⽤dash……）
1、shell属于Linux内核吗？
shell不属于Linux内核，它只是⼀个⼯具应⽤，在⽤户空间运⾏的程序
2、shell的功能是什么呢？
解释⽤户输⼊的命令，然后执⾏命令，⽤户使⽤⽂字界⾯，则必须使⽤shell与Linux内核进⾏交互。Linux系统启动后，内核会为每个终端⽤户⾃动建⽴⼀个进程去执⾏shell解释程序（bash程序）
shell启动程序的原理
当我们按下回车换⾏键后，产⽣的换⾏字符会要求bash开始解释在命令⾏中的命令
⾸先bash进程读取到命令⾏的命令后，分析命令是内部命令还是外部命令，如果是外部命令，则以【命
令名】作为⽂件名（可执⾏⽂件），另将其它的参数改造成系统调⽤execve( )内部要求的形式（exec（）函数会替换程序到⼦进程⾥执⾏）
终端进程（shell进程、bash进程）会执⾏系统调⽤fork( )，此时会建⽴⼀个新的⼦进程，此时新建⽴的⼦进程，它的⽗进程就是bash 进程本⾝（这⾥的系统调⽤，其实是C标准库的fork（）函数，再由C标准库的fork（）函数发起系统调⽤，这⾥为了简单起见，未过多描述）
接着bash进程调⽤系统调⽤wait()，此时的⽗进程会⼀直等待⼦进程完成程序执⾏，当⼦进程完成⼯作后，会向⽗进程（shell进程）报告，此时终端进程会醒来；如果执⾏的是后台命令（命令⾥加了nohup与&），此时的bash进程不会等待⼦进程的程序执⾏完成，它会继续向下执⾏程序，执⾏结束后直接返回，此时的控制台会继续展⽰提⽰符，⽤户则可以继续输⼊下⼀条命令；⽽⼦进程在仍在运⾏中
当⼦进程运⾏时调⽤execve()系统调⽤时，⼦进程会根据⽂件名（可执⾏⽂件），去指定的⽬录中（PATH环境变量中定义的⽬录，或者当前的⼯作⽬录）中查可执⾏⽂件（⼆进制⽂件、程序），将程序调⼊内存中，在⼦进程中执⾏程序
bash运⾏程序流程图（感谢作者，有⽔印）
图中的2条执⾏流：第⼀条是主执⾏流（bash进程），第⼆条是⼦执⾏流（⼦进程程序）
1、Linux系统的shell作为操作系统的外壳（翻译很烂），为⽤户提供使⽤操作系统【内核】功能的接⼝（CLI替代GUI），注意：shell是命令语⾔、命令解释程序及程序
2、shell是⽤户和Linux内核之间的接⼝程序（没有GUI界⾯的程序，现代计算机，⽐如Android上，图形⽤户界⾯也是⼀个进程，⽐如Launcher），当shell或其他程序
3、shell也是⼀个命令语⾔解释器程序，它拥有⾃⼰内建（内置）的命令集，shell程序也能被系统中其他应⽤程序所调⽤。（⽐如我使⽤Python，或者我使⽤Java、那
4、⼀些命令，⽐如改变⼯作⽬录的命令cd，是包含在shell内部的命令（称为内置命令集）拷贝命令cp和移动命令rm，是存在于⽂件系统中某个⽬录下的单独的程序，
5、shell⾸先检查是否为内部命令（内部命令不再起单独的⼦进程），不是内部命令会再检查是否是⼀个应⽤程序（开源+商业），接着bash在搜索路径（环境变量PA
6、输⼊的命令即不是⼀个内部命令、并且在PATH路径⾥没有到、当前⼯作路径下也没有这个可执⾏⽂件，那么将会显⽰⼀条错误的信息（bash、或者sh会在当前⼯
7、如果能够成功到命令，该内部命令或应⽤程序（外部命令）将被分解为系统调⽤并传给Linux内核
8、shell的另⼀个重要特性是它⾃⾝也是⼀个解释型的程序设计语⾔（也是⼀个语⾔的名称），shell程序设计语⾔⽀持绝⼤多数在⾼级语⾔中能见到的程序元素，如函
9、普通⽤户成功登录，系统（内核）将执⾏⼀个称为shell的程序（shell进程，也称bash进程）shell进程提供了命令⾏提⽰符作为默认值（Turbo Linux系统默认的she
10、⼀旦出现shell提⽰符，就可以输⼊命令名称，以及命令所需要的参数（可选参数、位置参数）。shell将解释并执⾏这些命令。如果⼀条命令花费很长时间运⾏（⼀
11、当⽤户准备结束登录对话进程时，可以键⼊logout命令、exit命令或⽂件结束符（EOF）（按ctrl+d实现），结束登录
初步猜测
我在Java程序（Java进程）中、或者Python程序（Python解释器进程）调⽤命令⾏的过程是这样的吗？（备注：结论是错的）shell命令属于什么语言
Java进程->shell进程->命令对应的进程
Python进程->shell进程->命令对应的进程
⽆论是Java进程、还是Python进程，都依赖于内核底层的system()系统调⽤，所以system（）的原理特别重要，学习Linux是我最⼤
的收获之⼀！
实际试验
⾸先启动两个bash窗⼝A和B（Mac上，有两个bash进程，它们的pid是83129和83149），此时的两个bash进程可以在ps命令中看
到
接着预先准备好⼀个python脚本⽂件
import os
os.system("adb logcat")
以下的描述如果是真的，那么当启动python进程后，⾄少会存在4个进程，
第⼀个：bash进程A，是我⽤来要启动Python进程
第⼆个：python解释器进程
第三个：shell进程
第四个：外部命令对应的进程
bash进程->Python进程->shell进程->命令对应的进程
结果会是这样吗？
在命令⾏中执⾏python3 fkme.py
接着去另外⼀个bash进程B的窗⼝中输⼊ps命令
发现Python脚本⽂件中的os.system("adb logcat")的执⾏，没有去创建⼀个新的bash进程，⽽是直接启动⼀个⼦进程，我的猜测是错误的，正确的情况是⼀共只创建了3个进程
第⼀个：bashA进程是Python解释器进程的⽗进程
第⼆个：Python解释器进程是adb logcat的⽗进程
第三个：adb命令的进程
再执⾏⼀个contro+c，⼲掉正在执⾏的python解释器进程
再做⼀个试验：换⼀种⽅案
import os
os.popen("adb logcat")
使⽤了python中os模块下的popen（）函数，这会在新的⼦进程执⾏，特点是python解释器进程不会等待⼦进程的执⾏
让我执⾏python3 fkme.py ，然后输⼊ps命令
此时看到Python解释器进程已经不见了，⽽adb logcat 进程还在，这就是os.popen()的特点，它不会要求⽗进程等待它执⾏完毕
新的发现
再输⼊ps - l命令，因为python解释器进程已经结束了，因为python解释器进程是它的⽗进程，这可怎
么办？内核不会让进程孤⽴⽆关的运⾏，内核会怎么做呢？
发现adb logcat的⽗进程成为1，那么pid为1的进程在mac系统下是谁呢？
原来mac系统下pid为1的进程是/sbin/launchd进程，卧槽！（Linux下是init进程）
官⽹对于os.system（）的介绍
在⼦shell（⼦进程）中执⾏命令(字符串)，通过调⽤标准的C函数system()实现的，⽽c语⾔的system（）函数属于标准库，它会再去执⾏内核的系统调⽤。stdin等并不反映在执⾏的命令的环境中。如果命令有任何输出（标准输出与标准错误），它将直接发送到解释器进程的标准输出流中。（Python3解释器会调⽤）
在Unix上，返回值是⽤wait()指定的格式编码的进程的退出状态码。请注意，POSIX标准没有指定C语⾔的system()函数中的返回值含义，因此Python函数os.system()的返回值还依赖于操作系统的具体实现！
延伸：那么C语⾔标准库中的system（）函数⼜做了什么？
在Windows系统上，返回值是系统shell在运⾏命令后返回的值，shell由Windows环境变量COMSPEC给出：它通常是。返回命令运⾏的退出状态码，对于使⽤⾮本机shell的系统，请参阅您的shell⽂档
在Linux/Unix系统中，system（）函数会调⽤fork（）函数产⽣⼦进程，由⼦进程执⾏command，命令执⾏后即返回原调⽤的进程，所以adb logcat命令会在Python解释器fork（）出来的⼦进程中执⾏！
c标准库中的system（）函数
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <errno.h>
#include <unistd.h>
int system(const char * cmdstring)
{
pid_t pid;
int status;
if(cmdstring == NULL){
return (1);
}
if((pid = fork())<0){
status = -1;
}
else if(pid = 0){
execl("/bin/sh", "sh", "-c", cmdstring, (char *)0);
-
exit(127); //⼦进程正常执⾏则不会执⾏此语句
}
else{
while(waitpid(pid, &status, 0) < 0){
if(errno != EINTER){
status = -1;
break;
}
}
}
return status;
}
主进程等待⼦进程执⾏结束后，才能继续执⾏的罪魁祸⾸到了（这是进程间同步的知识）

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