Linux系統編程--2(環境變量，進程控制)

環境變量

環境變量

是指在操作系統中用來指定操作系統運行環境的一些參數
每個人用電腦的習慣不一樣，比如一般把文件放到磁盤，怎么管理文件，用什么編譯器，所以，環境變量就是根據每個人使用操作系統的習慣來規定一些參數

具體特征

  1. 字符串(本質)
  2. 有統一的格式：名=值[:值]
  3. 值用來描述進程環境信息

存儲形式：

與命令行參數類似。char*[]數組，數組名 environ，內部存儲字符串，NULL 作為哨兵結尾。

使用形式：

與命令行參數類似。

加載位置：

與命令行參數類似。位于用戶區，高于 stack 的起始位置。 引入環境變量表：須聲明環境變量。externchar**environ;

在這里插入圖片描述

打印當前進程的所有環境變量

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常見環境變量

按照慣例，環境變量字符串都是 name=value 這樣的形式，大多數 name 由大寫字母加下劃線組成，一般把 name 的部分叫做環境變量，value 的部分則是環境變量的值。

PATH

可執行文件的搜索路徑。ls 命令也是一個程序，執行它不需要提供完整的路徑名/bin/ls，然而通常我們執行當 前目錄下的程序 a.out 卻需要提供完整的路徑名./a.out，這是因為 PATH 環境變量的值里面包含了 ls 命令所在的目錄 /bin，卻不包含 a.out 所在的目錄。PATH 環境變量的值可以包含多個目錄，用:號隔開。在 Shell 中用 echo 命令可以 查看這個環境變量的值：

$echo$PATH

在這里插入圖片描述
shell解析器按照PATH環境變量中已經設定好的目錄，一個目錄一個目錄找

SHELL

當前 Shell，它的值通常是/bin/bash。

TERM

當前終端類型，在圖形界面終端下它的值通常是 xterm，終端類型決定了一些程序的輸出顯示方式，比如圖形 界面終端可以顯示漢字，而字符終端一般不行。

LANG

語言和 locale，決定了字符編碼以及時間、貨幣等信息的顯示格式。

HOME

當前用戶主目錄的路徑，很多程序需要在主目錄下保存配置文件，使得每個用戶在運行該程序時都有自己的一套配置。

環境變量的相關函數

getenv 函數

在這里插入圖片描述

獲取環境變量值

chargetenv(constcharname); 成功：返回環境變量的值；失敗：NULL(name 不存在)

setenv 函數

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設置環境變量的值

intsetenv(constcharname,constcharvalue,intoverwrite); 成功：0；失敗：-1
參數 overwrite 取值： 1：覆蓋原環境變量 0：不覆蓋。(該參數常用于設置新環境變量，如：ABC=haha-day-night)

unsetenv 函數

在這里插入圖片描述

刪除環境變量 name 的定義

intunsetenv(constchar*name); 成功：0；失敗：-1
注意事項：name 不存在仍返回 0(成功)，當 name 命名為"ABC="時則會出錯。

測試代碼

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>int main(void)
{char *val;const char *name="ABD";//從當前的環境變量表中獲得名字為name的環境變量值，保存到val里val=getenv(name);printf("1, %s = %s\n",name,val);//獲取不出來，出一個空值//覆蓋原有的環境變量setenv(name,"haha-day-and-night",1);//再獲取環境變量val=getenv(name);                                                           printf("2, %s = %s\n",name,val);//刪除剛添加的ABDint ret=unsetenv("ABD");//name=value:valueprintf("ret= %d\n",ret); val=getenv(name);printf("3, %s = %s\n",name,val);return 0;
}

在這里插入圖片描述

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>int main(void)
{char *val;const char *name="ABD";//從當前的環境變量表中獲得名字為name的環境變量值，保存到val里val=getenv(name);printf("1, %s = %s\n",name,val);//獲取不出來，出一個空值//覆蓋原有的環境變量setenv(name,"haha-day-and-night",1);//再獲取環境變量val=getenv(name);printf("2, %s = %s\n",name,val);#if 1int ret=unsetenv("ABDFGH");//name=value:valueprintf("ret= %d\n",ret);val=getenv(name);printf("3, %s = %s\n",name,val);#else//刪除剛添加的ABDint ret=unsetenv("ABD");//name=value:valueprintf("ret= %d\n",ret); val=getenv(name);printf("3, %s = %s\n",name,val);
#endif                                                                                                                                                                                                           return 0;
}

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進程控制

fork 函數

創建一個子進程。一個進程–>2個進程—>各自對fork做返回
pid_tfork(void); 失敗返回-1；成功返回：
① 父進程返回子進程的 ID(非負整數>0,父進程)
②子進程返回 0 pid_t 類型表示進程 ID，但為了表示-1，它是有符號整型。(0 不是有效進程 ID，init 最小，為 1)，返回值=0,是子進程
注意返回值，不是 fork 函數能返回兩個值，而是 fork 后，fork 函數變為兩個，父子需【各自】返回一個

getpid 函數

獲取當前進程 ID
pid_tgetpid(void);

getppid 函數

獲取當前進程的父進程 ID
pid_tgetppid(void);
區分一個函數是“系統函數”還是“庫函數”依據：

  1. 是否訪問內核數據結構
  2. 是否訪問外部硬件資源 二者有任一 → 系統函數；二者均無 → 庫函數

getuid 函數

獲取當前進程實際用戶 ID
uid_tgetuid(void);
獲取當前進程有效用戶 ID
uid_tgeteuid(void);

getgid 函數

獲取當前進程使用用戶組 ID
gid_tgetgid(void);
獲取當前進程有效用戶組 ID
gid_tgetegid(void);

創建子進程

#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);}   //這段代碼父子進程都有，所以要打印兩次printf("yyyyyyyyyyyyyyyyyyy\n");                                            }

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循環創建 n 個子進程

一次 fork 函數調用可以創建一個子進程。那么創建 N 個子進程應該是for(i=0;i<n;i++){fork()} 。但這樣創建的并非是N個子進程
在這里插入圖片描述
當 n 為 3 時候，循環創建了(2^n)-1 個子進程，而不是 N 的子進程。需要在循 環的過程，保證子進程不再執行 fork ，因此當(fork()==0)時，子進程應該立即 break;才正確。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>                                                                    
int main()
{int i;//循環因子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; 
}

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進程共享

父子進程之間在 fork 后。有一些相同與不同的地方

父子相同處

剛 fork 之后： 父子相同處:

  1. 全局變量、.
  2. data、
  3. text、
  4. 棧、
  5. 堆、
  6. 環境變量、
  7. 用戶 ID、
  8. 宿主目錄、
  9. 進程工作目錄、
  10. 信號處理方式…

父子不同處:

  1. 進程 ID
  2. fork 返回值
  3. 父進程 ID
  4. 進程運行時間
  5. 鬧鐘(定時器)
  6. 未決信號集
    似乎，子進程復制了父進程 0-3G 用戶空間內容，以及父進程的 PCB，但 pid 不同。真的每 fork 一個子進程都要 將父進程的 0-3G 地址空間完全拷貝一份，然后在映射至物理內存嗎？
    當然不是!父子進程間遵循讀時共享寫時復制（共享一塊物理地址空間）的原則。這樣設計，無論子進程執行父進程的邏輯還是執行自己 的邏輯都能節省內存開銷。

注意

全局變量各自是獨立的不能共享

重點：

父子進程共享：

  1. 文件描述符(打開文件的結構體)
  2. mmap 建立的映射區 (進程間通信詳解)
    特別的，fork 之后父進程先執行還是子進程先執行不確定。取決于內核所使用的調度算法。（隨機爭奪）

gdb 調試

使用 gdb 調試的時候，gdb 只能跟蹤一個進程。可以在 fork 函數調用之前，通過指令設置 gdb 調試工具跟蹤父 進程或者是跟蹤子進程。默認跟蹤父進程。
set follow-fork-mode child 命令設置 gdb 在 fork 之后跟蹤子進程。
set follow-fork-mode parent 設置跟蹤父進程。
注意，一定要在 fork 函數調用之前設置才有效。

list  展示代碼
l    顯示剩余代碼
gcc 文件名  -g
gdb a.out
start/run按什么方式往下走（run自動，start逐步）
next/n往下走
quit退出
b 行數  if  條件  //設置條件斷點
info b  //查看斷點

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