前戏我们都知道Linux应用程序（可执行文件）可以在shell中启动，那么可执行文件是如何在shell中“执行”的呢？本文尽量少用源码，以免太枯燥，主要是讲解过程，废话不多说开始吧。我们先来看图。1、父进程的行为：复制，等待应用程序执行的方式有很多种，从shell执行是比较常见的情况。交互式shell是一个进程（所有进程都是由pid号为1的init进程fork出来的，这个话题涉及到linux的启动和初始化，还有空闲进程等，我们会找一篇文章讲），当用户在shell中输入./test执行程序时，shell先fork()出一个子进程（这也是很多文章中提到的子shell），wait的子进程()结束，所以当测试执行结束时，返回到shell等待用户输入（如果创建了所谓的后台进程，shell不会等待子进程结束，而是直接继续执行）。所以shell进程的主要工作就是复制一个新的进程，等待它结束。2、子进程的行为：“执行”应用程序2.1execve()另一方面，子进程中会调用execve()进行负载测试并开始执行。这是执行测试的关键。下面我们详细分析一下。什么是execve()？execve()是操作系统提供的一个非常重要的系统调用。在很多文章中被称为exec()系统调用（注意与shell内部的exec命令不同）。事实上，Linux中并没有exec()系统调用，exec只是用来描述一组函数，它们都是以exec开头，分别是：#includeintexecl(constchar*path,constchar*arg,...);intexeclp(constchar*file,constchar*arg,...);intexecle(constchar*path,constchar*arg,...,char*constenvp[]);intexecv(constchar*path,char*constargv[]);intexecvp(constchar*file,char*constargv[]);intexecve(constchar*路径,char*constargv[],char*constenvp[]);这些都是libc中封装好的库函数，***通过系统调用execve()(#define__NR_evecve11,11号系统调用)实现的。exec函数的作用是执行当前进程中的可执行文件，即根据指定的文件名找到可执行文件，并用它来替换当前进程的内容，而且这种替换是不可逆的，即就是，被替换的内容不再是Save，当可执行文件结束时，整个过程就卡住了。因为当前进程的代码段、数据段、栈都被新的内容替换了，所以exec函数族的函数执行成功后不会返回，失败则返回-1。可执行文件可以是二进制文件或可执行脚本文件。两者的加载略有不同。这里主要分析二进制文件的操作。2.2do_execve()在用户态调用execve()，触发系统中断后，在内核态执行的对应函数为do_sys_execve()，do_sys_execve()会调用do_execve()函数。do_execve()会先读取可执行文件，如果可执行文件不存在就会报错。然后检查可执行文件的权限。如果当前用户无法执行该文件，execve()将返回-1并报告权限被拒绝错误。否则，继续读入运行可执行文件所需的信息（参见structlinux_binprm）。execve()->do_sys_execve()->do_execve()(checkiffileexistandifcanberunedbycurrentuser)2.3search_binary_handler()然后系统调用search_binary_handler()，根据可执行文件的类型（如shell，a.out，ELF等）找到对应的处理等）函数（系统为每种文件类型创建一个structlinux_binfmt，串在一个链表上，执行时遍历链表，找到对应类型的结构体。如果要自己定义一个可执行文件格式，您还需要实现这个处理程序）。然后执行对应的load_binary()函数开始加载可执行文件。2.4load_elf_binary()加载elf类型文件的handler是load_elf_binary()，它先读取ELF文件头，然后根据ELF文件头信息读取各种数据（头信息）。再次扫描程序段描述表，找到类型为PT_LOAD的段，映射（elf_map()）到内存的固定地址。如果没有动态链接器的描述段，则将返回的入口地址设置为应用入口。完成这个功能的是start_thread()，start_thread()并不启动一个线程，只是用来修改pt_regs中保存的PC等寄存器的值，使其指向加载应用程序的入口。这样，当内核运行结束，回到用户态后，接下来执行的就是应用程序了。2.5load_elf_interp()如果应用中使用了动态链接库，就没那么简单了。除了加载指定的可执行文件外，内核还将控制权交给动态链接器（程序解释器，linux中的ld.so）来处理动态链接的程序。内核查找段表，找到标记为PT_INTERP的段对应的动态链接器的名称，并使用load_elf_interp()加载其映像，并将返回的入口地址设置为load_elf_interp()的返回值，即动态链接器入口。当execve退出时，动态链接器继续运行。动态链接器检查应用程序对共享链接库的依赖性，在需要时加载它，并重新定位程序的外部引用。然后动态链接器将控制权交给应用程序，从ELF文件（一种文件格式，我们将在单独的一期中单独解释）头部定义的程序入口点开始执行。（比如test.c中使用了userlib.so中的函数foo()，在编译时将这些信息放入ELF文件test中，对应的语句就变成了callfakefoo()。加载test时知道foo()是外部调用，求助于动态链接器，加载userlib.so，解析foo()函数的地址，将fakefoo()重定向到foo()，所以调用foo()成功。）总结简单来说，整个在shell中输入./test执行应用程序的过程是：当前shell进程fork出一个子进程（subshel??l），子进程使用execve脱离与父进程的关系，加载测试文件（ELF格式）存入内存。如果测试使用了动态链接库，则需要加载动态链接器（或程序解释器），进一步将测试使用的动态链接库加载到内存中，重新定位以供测试调用。***从test的入口地址开始执行test。然而，出于性能和其他原因，现代动态链接器使用延迟加载和延迟解析技术。当调用链接库（待加载）中的函数时，会解析出该函数的起始地址，供调用者使用。动态链接器的实现相当复杂。出于性能等原因，直接操作堆栈被广泛使用。
