5.4和環境變量相關的命令

5.5環境變量的組織方式

5.6通過代碼如何獲取環境變量

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

通過第三方變量environ，libc中定義的全局變量environ指向環境變量表,environ沒有包含在任何頭文件中,所以在使用時 要用extern聲明。

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

六. 進程地址空間

6.1程序地址空間分布情況

//myproc.c#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int g_val_1;
int g_val_2 = 100;int main()
{printf("code addr: %p/n", main);const char *str = "hello bit";printf("read only string addr: %p\n", str);printf("init global value addr: %p\n", &g_val_2);printf("uninit global value addr: %p\n", &g_val_1);char *mem = (char*)malloc(100);printf("heap addr: %p\n", mem);printf("stack addr: %p\n", &str);return 0;
}

注：static修飾的局部變量，編譯的時候已經被編譯到全局數據區。

6.2地址空間

一個小實驗

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>int g_val = 100;int main()
{pid_t id = fork();if (id == 0){int cnt = 5;//子進程while (1){printf("I am child, pid : %d, ppid : %d, g_val: %d, &g_val: %p\n", getpid(), getppid(), g_val, &g_val);sleep(1);if (cnt) cnt--;else{g_val = 200;printf("子進程change g_val : 100->200\n");cnt--;}}}else{//父進程while (1){printf("I am parent, pid : %d, ppid : %d, g_val: %d, &g_val: %p\n", getpid(), getppid(), g_val, &g_val);sleep(1);}}
}

問1：怎么可能同一個變量，同一個地址，同時讀取，讀到了不同的內容結論？
答：
①如果變量的地址是物理地址，不可能存在上面的現象，絕對不是物理地址，是線性地址/虛擬地址。
②子進程的進程地址空間繼承自父進程，但是當實際訪問讀取時，需要根據相同的虛擬地址（映射）查找不同的物理地址。
③修改子進程變量時，先經過寫時拷貝（是由操作系統自動完成的）并重新開辟空間，但是在這個過程中，不會影響虛擬地址。

拓展：在32位計算機中，有32位的地址和數據總線
每一根地址總線只有0、1（32根，2^32種）
（三類線：地址總線，數據總線控制，總線
CPU和內存中連的線叫系統總線
內存和外設中連的線叫IO總線）

問2：什么叫做地址空間？如何理解？
答：
①進程在極端情況下所能訪問的物理內存的最大值。地址，總線，排列組合形成地址范圍［0，2^32］。
②通過定義一個區域的起始和結束來實現地址空間上的區域劃分。
③所謂的進程地址空間，本質上是一個描述進程可視范圍的大小
地址空間內一定要存在各種區域劃分，對線性地址進行start和end即可
在范圍內，連續空間中，每一個最小單位都可以有地址，這個地址可以被對象直接使用。

問3：地址空間本質是內核的一個數據結構對象，類似PCB一樣，地址空間也是要被操作系統管理的：先描述，再組織 。這樣做的目的是什么？
答：
①讓進程以統一的視角看待內存，進程就不需要再維護自己冗余的代碼
②增加進程虛擬地址空間可以讓我們訪問內存的時候，增加一個轉換的過程，在這個轉化的過程中，可以對尋址記請求進行審查，所以一旦異常訪問，直接攔截，該請求不會到達內存，保護物理內存。

6.3頁表

①每個當前正在執行的進程的頁表，在CPU內有一個cr3寄存器，保存當前頁表的起始地址（這是物理地址）。該進程在運行期間cr3寄存器中頁表的地址/當前進程正在運行的臨時數據，本質上屬于進程的硬件上下文。

②代碼區和字符常量區所匹配的頁表所對應的虛擬物理地址映射標志位決定是否只讀。（代碼是只讀的，字符常量區只讀的）

③操作系統對大文件可以實現分批加載，惰性加載的方式。另外有一個標志位標識對你的代碼和數據是否已經被加載到內存。

④如果發現當前代碼和數據并未加載到內存里，此時，操作系統觸發缺頁中斷。將未加載到內存中的代碼和數據，重新加載到內存里，把這段內存的地址填寫到對應的頁表當中，再訪問。

注：寫時拷貝也是缺頁中斷：一旦創建子進程，可讀的內容不變，可寫的內容對應的虛擬內存以及操作系統會把父進程對應的可寫區域內容全部改成只讀，從而子進程繼承下來也為只讀。一旦父進程或子進程嘗試對數據段進行寫入時，會通過觸發讀權限問題進行寫時拷貝。

問：進程在被創建的時候，是先創建內核數據結構呢，還是先加載對應的可執行程序呢？
答：先要創建內核數據結構，即處理好進程維護的PCB地址空間和頁表對應關系，再慢慢加載可執行程序。

⑤掛起：進程對應的代碼和數據全部釋放掉，頁表清空，并且頁表標志位，對應虛擬地址所表征的是否在內存的標志位置為0代表不在內存里。

6.4 Linux的內存管理模塊：進程管理和內存管理，實現軟件層面上的解耦合

①因為有地址，空間和頁表的存在將進程管理模塊和內存管理模塊進行解耦合

②進程=內核數據結構（task_struct＆＆mm_struct＆＆頁表）+程序的代碼和數據

③總結：進程具有獨立性，為什么？怎么做到的？
a.每個進程具有單獨的PCB和進程地址空間頁表，所以在那個數據結構上，每個進程都是互相獨立的。
b.只要將頁表，映射到物理內存的不同區域，每個區域的代碼和數據就會互相解耦。
c.把PCB換了，進程地址空間自然而然就換了。頁表的起始地址屬于進程的下文，進程只要切換，頁表也就切換。

補充：缺頁中斷的好處：缺頁中斷本質上是重新分配內存，改變加載程序的先后順序和單次加載量。提高首次加載速度，局部上加載速度變快。很好的將內存分批釋放，減少內存申請空窗期，加快內存申請釋放，從而變相是我們內存的使用率越來越高。
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