Linux系统编程--2(环境变量，进程控制)

环境变量

环境变量

是指在操作系统中用来指定操作系统运行环境的一些参数
每个人用电脑的习惯不一样，比如一般把文件放到磁盘，怎么管理文件，用什么编译器，所以，环境变量就是根据每个人使用操作系统的习惯来规定一些参数

具体特征

1. 字符串(本质)
2. 有统一的格式：名=值[:值]
3. 值用来描述进程环境信息

存储形式：

与命令行参数类似。char*[]数组，数组名 environ，内部存储字符串，NULL 作为哨兵结尾。

使用形式：

与命令行参数类似。

加载位置：

与命令行参数类似。位于用户区，高于 stack 的起始位置。 引入环境变量表：须声明环境变量。externchar**environ;

打印当前进程的所有环境变量

常见环境变量

按照惯例，环境变量字符串都是 name=value 这样的形式，大多数 name 由大写字母加下划线组成，一般把 name 的部分叫做环境变量，value 的部分则是环境变量的值。

PATH

可执行文件的搜索路径。ls 命令也是一个程序，执行它不需要提供完整的路径名/bin/ls，然而通常我们执行当 前目录下的程序 a.out 却需要提供完整的路径名./a.out，这是因为 PATH 环境变量的值里面包含了 ls 命令所在的目录 /bin，却不包含 a.out 所在的目录。PATH 环境变量的值可以包含多个目录，用:号隔开。在 Shell 中用 echo 命令可以 查看这个环境变量的值：

$echo$PATH

shell解析器按照PATH环境变量中已经设定好的目录，一个目录一个目录找

SHELL

当前 Shell，它的值通常是/bin/bash。

TERM

当前终端类型，在图形界面终端下它的值通常是 xterm，终端类型决定了一些程序的输出显示方式，比如图形 界面终端可以显示汉字，而字符终端一般不行。

LANG

语言和 locale，决定了字符编码以及时间、货币等信息的显示格式。

HOME

当前用户主目录的路径，很多程序需要在主目录下保存配置文件，使得每个用户在运行该程序时都有自己的一套配置。

环境变量的相关函数

getenv 函数

获取环境变量值

chargetenv(constcharname); 成功：返回环境变量的值；失败：NULL(name 不存在)

setenv 函数

设置环境变量的值

intsetenv(constcharname,constcharvalue,intoverwrite); 成功：0；失败：-1
参数 overwrite 取值： 1：覆盖原环境变量 0：不覆盖。(该参数常用于设置新环境变量，如：ABC=haha-day-night)

unsetenv 函数

删除环境变量 name 的定义

intunsetenv(constchar*name); 成功：0；失败：-1
注意事项：name 不存在仍返回 0(成功)，当 name 命名为"ABC="时则会出错。

测试代码

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

int main(void)
{
    char *val;
     const char *name="ABD";
    
    //从当前的环境变量表中获得名字为name的环境变量值，保存到val里
    val=getenv(name);
    printf("1, %s = %s\n",name,val);//获取不出来，出一个空值
    
    //覆盖原有的环境变量
    setenv(name,"haha-day-and-night",1);

    //再获取环境变量
    val=getenv(name);                                                           
    printf("2, %s = %s\n",name,val);

    
    //删除刚添加的ABD
    int ret=unsetenv("ABD");//name=value:value
    printf("ret= %d\n",ret); 

    val=getenv(name);
    printf("3, %s = %s\n",name,val);


    return 0;
}

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

int main(void)
{
    char *val;
     const char *name="ABD";

    //从当前的环境变量表中获得名字为name的环境变量值，保存到val里
    val=getenv(name);
    printf("1, %s = %s\n",name,val);//获取不出来，出一个空值

    //覆盖原有的环境变量
    setenv(name,"haha-day-and-night",1);

    //再获取环境变量
    val=getenv(name);
    printf("2, %s = %s\n",name,val);


#if 1

    int ret=unsetenv("ABDFGH");//name=value:value
    printf("ret= %d\n",ret);

    val=getenv(name);
    printf("3, %s = %s\n",name,val);

#else


    //删除刚添加的ABD
    int ret=unsetenv("ABD");//name=value:value
    printf("ret= %d\n",ret); 

    val=getenv(name);
    printf("3, %s = %s\n",name,val);
#endif                                                                                                                                                                                                           
    return 0;
}

进程控制

fork 函数

创建一个子进程。一个进程–>2个进程—>各自对fork做返回
pid_tfork(void); 失败返回-1；成功返回：
① 父进程返回子进程的 ID(非负整数>0,父进程)
②子进程返回 0 pid_t 类型表示进程 ID，但为了表示-1，它是有符号整型。(0 不是有效进程 ID，init 最小，为 1)，返回值=0,是子进程
注意返回值，不是 fork 函数能返回两个值，而是 fork 后，fork 函数变为两个，父子需【各自】返回一个

getpid 函数

获取当前进程 ID
pid_tgetpid(void);

getppid 函数

获取当前进程的父进程 ID
pid_tgetppid(void);
区分一个函数是“系统函数”还是“库函数”依据：

1. 是否访问内核数据结构
2. 是否访问外部硬件资源 二者有任一 → 系统函数；二者均无 → 库函数

getuid 函数

获取当前进程实际用户 ID
uid_tgetuid(void);
获取当前进程有效用户 ID
uid_tgeteuid(void);

getgid 函数

获取当前进程使用用户组 ID
gid_tgetgid(void);
获取当前进程有效用户组 ID
gid_tgetegid(void);

创建子进程

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

int main()
{
    pid_t pid;
    printf("xxxxxxxxxxxxxx\n");
    pid=fork();
    if(pid==-1)
    {   
        perror("fork error");
        exit(1);
    }   
    else if(pid==0)
    {   
        printf("I am child\n,pid= %u, ppid= %u\n",getpid(),getppid());
    }   
    else
    {   
        printf("I am parent\n,pid= %u, ppid= %u\n",getpid(),getppid());
        sleep(1);
    }   
    //这段代码父子进程都有，所以要打印两次
    printf("yyyyyyyyyyyyyyyyyyy\n");                                            

}

循环创建 n 个子进程

一次 fork 函数调用可以创建一个子进程。那么创建 N 个子进程应该是for(i=0;i<n;i++){fork()} 。但这样创建的并非是N个子进程

当 n 为 3 时候，循环创建了(2^n)-1 个子进程，而不是 N 的子进程。需要在循 环的过程，保证子进程不再执行 fork ，因此当(fork()==0)时，子进程应该立即 break;才正确。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>                                                                    
int main()
{
    int i;//循环因子
    pid_t pid;
    printf("xxxxxxxxxxxxxx\n");

    for(i=0;i<5;i++){
         pid=fork();
    
        if(pid==-1)
        {
            perror("fork error");
            exit(1);
        }
        else if(pid==0)
        {
            break;
         // printf("I am %d child\n,pid= %u, ppid= %u\n",i+1 ,getpid(),getppid());
        }
        else
        {
            // printf("I am parent\n,pid= %u, ppid= %u\n",getpid(),getppid());
           //  sleep(1);
        }
    }
    if(i<5)
    {
        sleep(i);
         printf("I am %d child  %u\n",i+1,getpid());
    }else
    {
        sleep(i);
        printf("I am parent\n");
    }


    return 0; 
}

进程共享

父子进程之间在 fork 后。有一些相同与不同的地方

父子相同处

刚 fork 之后： 父子相同处:

1. 全局变量、.
2. data、
3. text、
4. 栈、
5. 堆、
6. 环境变量、
7. 用户 ID、
8. 宿主目录、
9. 进程工作目录、
10. 信号处理方式…

父子不同处:

1. 进程 ID
2. fork 返回值
3. 父进程 ID
4. 进程运行时间
5. 闹钟(定时器)
6. 未决信号集
   似乎，子进程复制了父进程 0-3G 用户空间内容，以及父进程的 PCB，但 pid 不同。真的每 fork 一个子进程都要 将父进程的 0-3G 地址空间完全拷贝一份，然后在映射至物理内存吗？
   当然不是!父子进程间遵循读时共享写时复制（共享一块物理地址空间）的原则。这样设计，无论子进程执行父进程的逻辑还是执行自己 的逻辑都能节省内存开销。

注意

全局变量各自是独立的不能共享

重点：

父子进程共享：

1. 文件描述符(打开文件的结构体)
2. mmap 建立的映射区 (进程间通信详解)
   特别的，fork 之后父进程先执行还是子进程先执行不确定。取决于内核所使用的调度算法。（随机争夺）

gdb 调试

使用 gdb 调试的时候，gdb 只能跟踪一个进程。可以在 fork 函数调用之前，通过指令设置 gdb 调试工具跟踪父 进程或者是跟踪子进程。默认跟踪父进程。
set follow-fork-mode child 命令设置 gdb 在 fork 之后跟踪子进程。
set follow-fork-mode parent 设置跟踪父进程。
注意，一定要在 fork 函数调用之前设置才有效。

list  展示代码
l    显示剩余代码
gcc 文件名  -g
gdb a.out
start/run按什么方式往下走（run自动，start逐步）
next/n往下走
quit退出
b 行数  if  条件  //设置条件断点
info b  //查看断点