linux系统编程 进程环境

一、进程所需的运行环境有哪些？

	所需环境有：启动代码、环境变量、c程序的内存空间布局、库等。
	
	
（1）启动代码
		
	（a）什么是启动代码？
				故名思意就是启动程序的代码，其实所有高级语言编写的程序，都有启动代码，对于我们
			C语言程序来说也是如此，也有自己的启动代码。
			
			
	（b）c程序的启动代码
				
				大家都知道，c程序都是从main函数开始运行的，不过我们平时只看到main调用别的子
			函数，但是main本身作为一个函数，其实main也是需要被人调用的，被谁调用的呢？
				
				答：被C程序的启动代码调用的。
				
			
				既然启动代码如此重要，那我们就需要认真的说说启动代码，在讲启动代码时，我们会
			把以下问题介绍清楚：

				
			· 基于裸机运行的c程序 与 基于OS运行的c程序，他们在运行是有什么区别。
			
			· 命令行的参数是如何传递给main的形参的。
			
			· 什么是进程的正常终止 和 异常终止，return、exit、_exit这几种返回方式有什么异同
				说到return、exit，其实在c++/java等中也有，它们的功能其实都是一样的。
			
			
			· main函数调用return关键字时，到底发生了什么，返回的返回值到底返回给了谁，
			有什么意义。
				

				
（2）环境变量表
			
			进程在运行的过程中需要用到环境变量，而环境变量存放在了环境表中，所以我们需要讲一
		讲环境变量表。
		
			如果大家在学习java时安装过JDK的话，估计对windows的环境变量不陌生，因为安装JDK
		时需要设置windows的环境变量，当然本章重点讲的是Linux的环境变量，不过为了便于理解，
		会与windows的环境变量进行对比介绍。
			
			
			
（3）c程序的内存空间结构
		
			c程序运行时，是运行在内存上的，也就是说需要在内存上开辟出一块空间给c程序，然后将C
		代码会被从硬盘拷贝到内存空间上运行，而且这段空间必须布局为c程序运行所需的空间结构，c
		程序才能运行，所以，c程序的内存空间结构也是必须要的“进程环境”。
			
			
			比如程序在调用函数时需要用到“栈”这个东西，那么就必须在内存空间中构建出“栈”，否者c
		序程序没办法实现函数调用。

			
			这就好比你租了写字楼的某层开了家公司，但是这个空间肯定是需要被布局为你要的结构的
		，如果空间不布局的话，你公司怎么运作起来。

		
			所有高级语言的程序在运行时，都有自己的内存空间和空间结构，不过它们的结构都是相似的
		，理解了C的内存空间布局，自然也理解其它程序的内存空间结构。

			有关c程序的内存空间结构，我们在《C语言深度解析》中有详细讲过，但是由于c内存空间也
		是“进程环境”之一，因此我们这里还会进行回顾。



（4）库
			c程序（进程）运行时，都是需要库的支持的，至于为什么需要库，学过了c语言同学，应该都
		非常清楚。
			
			不仅c程序需要库的支持，其它高级语言的程序，同样需要库的支持，所以库也是非常重要的
		进程环境，没有库的支持，我们的程序基本做不了太过复杂的事。
		
		有关C库这一块，我们在《C语言深度解析》这门课里面有详细讲解，比如：
		· 为什么需要库
		· 什么是静态库，什么是动态库
		· 如何制作动态库和静态库
		· 等
			
		所以在这里，不再详细讲库这个东西，在这里大家只需要理解，库是也是非常重要的进程环境。

二、本章的意义

本章的API并不多，也不复杂，当然这些API都是与进程环境相关的API，对本章来说，理解这些API是其次，
更关键的还是希望大家理解什么是进程环境。
	
	通过对本章“进程环境”的理解，希望能够有效解决大家以前很多的疑惑，比如：
	
	1）main函数是被谁调用的
	2）main函数的返回值返回给了谁
	3）main函数的参数有什么用
	4）什么是进程的环境变量表
	5）什么是程序的内存空间，程序的内存空间为什么要进行结构的布局

三、启动代码

3.1 启动代码的作用

在上堂课就说过，顾名思意就是用来启动整个程序的代码，所有高级语言的程序，都有自己的启动代码。
		
C程序运行时，最开始运行的是启动代码，启动代码再去调用main函数，然后整个C程序都已运行。

			.......
			   |
				 |
			 子函数
				 |
				 |
	    子函数  
				 |
				 |
			main函数
				 | 
				 |
			启动代码


	总之，高级语言程序 = 启动代码 + 自己代码。
								

	所以，C的启动代码其实才是整个c程序的开始代码，不过由于启动代码并不是我们自己写的，所以很多
初学的同学并不知道还有启动代码这回事。
	
疑问：启动代码都做了些什么呢？
后面再介绍。

3.2 启动代码是由谁提供的

（1）启动代码一般都是由编译器提供的，一般有两种提供方式
			
	1）源码形式

		以源码形式提供时，编译器会将启动代码的源文件和自己程序的源文件一起编译。
		
									编译
			启动代码.c   ————————————> ***.o    \
											 	\
												\  链接
													————>  可执行程序
												/
											 /
			我的程序***.c ... ————> ***.o ***.o .../编译
			
			
			
		比如我们后面学习单片机时，像开发单片机这种没有OS的计算机的C程序时，启动代码一般是源码
	形式提供的，后面讲到单片机时，大家就能见到这种情况。
		
		当然像单片机这种没有OS的裸机程序的启动代码都很简单。
			
	2）二级制的.o（目标文件）形式
		直接以.o形式提供时，省去了我自己对“启动代码”的编译。

										 启动代码
										***.o ***.o    \
															 \
		                                                      \  链接
																 ————>  可执行程序
															 /
												        编译   /
		我的程序 ***.c ***.c ... ——————————> ***.o ***.o .../


		一般来说，如果开发的程序是运行在OS上时，那么编译器一般是以.o形式来提供启动代码，比如
	我们gcc a.c时，gcc就是以.o形式提供的，基于OS运行的程序的启动代码，相对而言，自然比较复
	杂些。
		
		gcc时加一个-v选项，查看gcc编译链接的详细情况时，可以看到有很多.o，这些.o就是gcc提供
	的启动代码。
		
		
（2）gcc -v

		在一般情况下，不管是在命令行使用gcc命令（编译程序）方式编译还是使用IDE的图形界面方式
	编译，编译链接的中间过程都被省略了，当然图形化的编译方式，最终调用的还是gcc这种编译程序
	来实现的，只不过一个图形化调用的，另一个是在命令行输入命令来调用的，但是本质是一样的。
		
		由于编译的过程被屏蔽了，因此大家对启动代码基本没有什么感觉。
		
演示：
gcc -v a.c

 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/collect2 -plugin /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/
 5/liblto_plugin.so 
 -plugin-opt=/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/lto-wrapper -plugin-opt=-fresoluti
 on=/tmp/ccgWwfyD.res 
 -plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_s -plugin-o
 pt=-pass-through=-lc 
 -plugin-opt=-pass-through=-lgcc -plugin-opt=-pass-through=-lgcc_s --sysroo
 t=/ --build-id --eh-frame-hdr 
 -m elf_x86_64 --hash-style=gnu --as-needed -dynamic-linker /lib64/ld-linux-x
 86-64.so.2 -z relro 
 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crt1.o 
 /usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/5/../../../x86_64-linux-gnu/crti.o 
 /