Linux进程----环境变量与程序地址空间

环境变量

一、基本概念

1. 一般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；
2. 环境变量通常具有某些特殊用途，还有在系统当中通常具有全局特性。

二、常见环境变量

1. PATH：查看可执行程序的环境变量；
2. HOME：指定用户的主工作目录；
3. SHELL：保存当前所使用的shell得到的环境变量，它的值通常是/bin/bash；
4. LD_LIBRARY_PATH：程序运行时，库文件的搜索路径的环境变量；
5. LIBRARY_PATH：程序编译时，库文件的搜索路径和环境变量。

三、常见指令

1. echo $[变量名]：显示某个环境变量值。
2. 在文件中修改环境变量：
   ①vim ~/.bash_profile
   ②source [修改过的环境变量文件] ：在文件中修改的设置时永久生效的，需要重新加载已修改过的环境变量；
3. 在命令行中修改环境变量只在当前bash下有用：
   ①export [环境变量名] = 环境变量值
   ②export [环境变量名] = $[环境变量名] : [新增的环境变量]。
4. env：显示所有环境变量及其值。
   当前用户的环境变量：~/.bashrc ／ ~/.bash_profile
5. set：显示本地定义的shell变量和环境变量。
   系统下的环境变量：/etc/bashrc
6. readonly：将环境变量设为只读状态。
7. unset [环境变量名]：清除环境变量。

四、组织方式

每个程序都会收到一张环境表，环境表是一个字符指针数组，每个指针指向一个以’\0’结尾的环境字符串

五、通过代码获取环境变量

1. 命令行参数

#include <stdio.h>
int main(int argc, char* argv[], char* env[])  //argc为命令行参数的个数
{
	int i = 0;
	for (; i < argc; i++)
		printf("argv[%d] = [%s]\n", i, argv[i]);
	for (i = 0; env[i]; i++)
		printf("env[%d] = [%s]\n", i, env[i]);
	return 0;
}

2. 第三方变量environ获取

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
	extern char** environ;  //libc中定义的全局变量environ指向环境变量表,需要extern声明
	printf("environ[0] = [%s], pid = [%d], ppid = [%d]\n", environ[0], getpid(), getppid());
	for (int i = 0; environ[i]; i++)
		printf("environ[%d] = [%s]\n", i, environ[i]);
	return 0;
}

3. 系统调用

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	char* path = getenv("PATH");  //用getenc函数来访问特定的环境变量
	printf("path = [%s]\n", path);
	return 0;
}

六、环境变量通常具有全局属性，可以被子进程继承

[dev@localhost c]$ vim test.c
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
    char * env = getenv("MYENV");
    if(env)
      printf("%s\n",env);
    return 0;
}
[dev@localhost c]$ gcc test.c -o test
[dev@localhost c]$ ./test  //没有结果,证明环境变量不存在
[dev@localhost c]$ export MYENV="helloworld"  //导出环境变量
[dev@localhost c]$ ./test
helloworld  //导出环境变量后才显示

#include <stdio.h>  //MyGetenv
int main(int argc, char* argv[])
{
    int i = 0;
    for(i = 0; i < argc; i++)
        printf("argv[%d]:%s\n", i, argv[i]);
    extern char** environ;
    for(i = 0; environ[i]; i++)
        printf("environ[%d]:%s\n", i, environ[i]);
    return 0;
}

程序地址空间

一、进程虚拟地址空间

#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include <unistd.h>
int g_Val = 10;
int main()
{
	pid_t ret = fork();
	if (ret < 0)
		return ret;
	if (ret > 0) {
		sleep(2);
		printf("father [%d]-[%d]- g_Val = [%d][%p]\n", getpid(), getppid(), g_Val, &g_Val);
	}
	else {
		g_Val = 100;
		printf("child [%d]-[%d]- g_Val = [%d][%p]\n", getpid(), getppid(), g_Val, &g_Val);
	}                       
	return 0;
}
child [10574]-[10573]- g_Val = [100][0x601054]  //变量值不一样，但地址一样
father [10573]-[4723]- g_Val = [10][0x601054]

释：
①父子进程输出的变量不是同一个变量，但地址是一样的，说明该地址绝不是物理地址。
②在Linux地址下，这种地址叫做虚拟地址，它是人为规定的，不能存储数据；我们在用C/C++语言所看到的地址，都是虚拟地址。
③存储数据依靠介质。即物理内存，而物理地址，用户一概看不到，由OS统一管理，OS必须负责将虚拟地址转化成物理地址。

2. 页表： 映射进程虚拟地址空间。
   写实拷贝： 数据发生修改，才分配一个物理内存，并且会改变页表当中的映射关系。 eg. 上述代码中，若g_val的变量值不修改为100，那么子进程的页表映射关系不变，仍然指向物理内存中的g_val=10。
   

二、存储器管理方式

1. 分页式： 将虚拟地址分成一页一页的格式，将物理内存分成一块一块的格式。(块大小一般为4096KB)
   
   ①页号 = 虚拟地址 / 块大小；
   ②页内偏移 = 虚拟地址 % 块大小；
   ③块号：根据页号在页表中的映射查找块号；
   ④块的起始地址 = 块号 * 块大小；
   ⑤物理地址 = 块的起始地址 + 页内偏移。
2. 分段式： 将虚拟地址映射为物理地址的结构为段表，以段为单位划分，各个段的长度因程序而异。
   
   物理地址 = 段起始地址 + 段内偏移
3. 段页式：
   
   ①页的起始地址：根据段号在段表中的映射查找页的起始地址；
   ②页内偏移 = 虚拟地址 % 块大小；；
   ③块号：根据页号在页表当中的映射查找块号；
   ④块的起始地址 = 块号 * 块大小；
   ⑤物理地址 = 块的起始地址 + 页内偏移。

注：
分页式存储数据效率高，分段式效率低；
分段式可通过段表的结构，找到虚拟地址空间当中的一段。

三、进程优先级

1. 是为了保证操作系统调度进程时比较合理，可以使用 top 命令查看。
2. PR为进程优先级的数值，数值越小代表优先级越高，用户不能直接修改该值来改变进程优先级。
3. NI为进程优先级的修正值，用户可以改变该值来影响进程优先级，PR(new)=PR(old)+NI，
   top -> r -> PID -> 输入NI值 (范围：-20~19)，