linux - 需要对 Linux bash 内置 exec 命令行为的解释

Question

来自 Bash Reference Manual我得到以下关于 exec 的信息bash 内置命令:

If command is supplied, it replaces the shell without creating a new process.

现在我有以下 bash脚本:

#!/bin/bash
exec ls;
echo 123;
exit 0

这执行了，我得到了这个:

cleanup.sh  ex1.bash  file.bash  file.bash~  output.log
(files from the current directory)

现在，如果我有这个脚本:

#!/bin/bash
exec ls | cat
echo 123
exit 0

我得到以下输出:

cleanup.sh
ex1.bash
file.bash
file.bash~
output.log
123

我的问题是:

如果当 exec被调用它会在不创建新进程的情况下替换 shell，为什么 put | cat , echo 123被打印，但没有它，它不是。所以，如果有人能解释这种行为的逻辑是什么，我会很高兴。

谢谢。

编辑:
在@torek 回复之后，我的行为变得更难解释了:

1. exec ls>out命令创建 out文件并将其放入 ls的命令结果；

2. exec ls>out1 ls>out2只创建文件，但不要放入任何结果。如果命令按建议工作，我认为命令编号 2 应该与命令编号 1 具有相同的结果(甚至更多，我认为它不应该创建 out2 文件)。

Answer 1

在这种特殊情况下，您有 exec在一个管道中。为了执行一系列管道命令，shell 必须首先 fork，创建一个子 shell。 (具体来说，它必须创建管道，然后 fork ，以便管道“左侧”运行的所有内容都可以将其输出发送到管道“右侧”的任何内容。)

要了解这实际上是正在发生的事情，请比较:

{ ls; echo this too; } | cat

和:

{ exec ls; echo this too; } | cat

前者运行 ls不离开子shell，因此这个子shell仍然可以运行 echo .后者运行 ls通过离开子 shell ，因此不再需要执行 echo , 和 this too不打印。

(使用花括号 { cmd1; cmd2; } 通常会抑制您使用括号 (cmd1; cmd2) 获得的子 shell 叉 Action ，但在管道的情况下，叉是“强制”的，就像它一样。)

当前 shell 的重定向仅在没有“无事可运行”时发生，就像在 exec 之后一样。 .因此，例如， exec >stdout 4<input 5>>append修改当前 shell，但 exec foo >stdout 4<input 5>>append尝试执行命令 foo . [注意:这不是严格准确的；见附录。]

有趣的是，在交互式 shell 中，在 exec foo >output 之后失败，因为没有命令 foo ， shell 仍然存在，但标准输出仍然重定向到文件 output . (您可以使用 exec >/dev/tty 恢复。在脚本中， exec foo 失败会终止脚本。)

向@Pumbaa80 致敬，这里有一些更能说明问题的内容:

#! /bin/bash
shopt -s execfail
exec ls | cat -E
echo this goes to stdout
echo this goes to stderr 1>&2

(注意: cat -E 是从我通常的 cat -vET 简化下来的，这是我方便的“让我以可识别的方式看到非打印字符”的方法)。运行此脚本时， ls 的输出有 cat -E应用(在 Linux 上这使得行尾可见为 $ 符号)，但发送到 stdout 和 stderr(在其余两行上)的输出不会被重定向。更改 | cat -E至 > out并在脚本运行后，观察文件 out 的内容: 最后两个 echo s不在那里。

现在更改 ls至 foo (或其他一些找不到的命令)并再次运行脚本。这次的输出是:

$ ./demo.sh
./demo.sh: line 3: exec: foo: not found
this goes to stderr

和文件 out现在有第一个 echo制作的内容线。

这使得什么 exec “真的”尽可能明显(但不再明显，因为阿尔伯特爱因斯坦没有说:-))。

通常，当 shell 执行“简单命令”时(请参阅手册页以获得精确定义，但这明确排除了“管道”中的命令)，它准备任何由 < 指定的 I/O 重定向操作。 , > ，等等，通过打开所需的文件。然后 shell 调用 fork (或一些等效但更有效的变体，如 vfork 或 clone，具体取决于底层操作系统、配置等)，并在子进程中重新排列打开的文件描述符(使用 dup2 调用或等效项)以实现所需的最终安排: > out将打开的描述符移动到 fd 1-stdout-while 6> out将打开的描述符移动到 fd 6。

如果您指定 exec但是，shell 会抑制关键字 fork步。它像往常一样执行所有文件打开和文件描述符重新排列，但这一次，它会影响任何和所有后续命令。最后，完成所有重定向后，shell 尝试 execve() (在系统调用意义上)命令，如果有的话。如果没有命令，或者如果 execve()调用失败，shell 应该继续运行(是交互式的，或者你已经设置了 execfail )，shell 士兵打开。如果 execve()成功， shell 不再存在，已被新命令取代。如 execfail未设置且 shell 不可交互， shell 退出。

(还有 command_not_found_handle shell 函数的额外复杂性:根据测试结果，bash 的 exec 似乎禁止运行它。通常， exec 关键字会使 shell 不查看自己的函数，即，如果您有一个 shell 函数 f，运行 f 作为一个简单的命令运行 shell 函数，就像 (f) 在子 shell 中运行它一样，但运行 (exec f) 会跳过它。)

至于为什么 ls>out1 ls>out2创建两个文件(有或没有 exec )，这很简单:shell 打开每个重定向，然后使用 dup2移动文件描述符。如果你有两个普通的 >重定向，shell 打开两个，将第一个移动到 fd 1 (stdout)，然后将第二个移动到 fd 1 (再次 stdout)，关闭进程中的第一个。最后，它运行 ls ls ，因为这是删除 >out1 >out2 后剩下的.只要没有文件名为 ls , ls命令向 stderr 提示，并且不向 stdout 写入任何内容。