5.4和環(huán)境變量相關的命令

5.5環(huán)境變量的組織方式

5.6通過代碼如何獲取環(huán)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(huán)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(qū)。

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(tǒng)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(tǒng)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(qū)域的起始和結束來實現地址空間上的區(qū)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(qū)域劃分，對線性地址進行start和end即可
在范圍內，連續(xù)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(tǒng)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(tǒng)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(zhí)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(qū)和字符常量區(qū)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(qū)只讀的）

③操作系統(tǒng)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(fā)現當前代碼和數據并未加載到內存里，此時，操作系統(tǒng)觸發(fā)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(chuàng)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(tǒng)會把父進程對應的可寫區(qū)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(fā)讀權限問題進行寫時拷貝。

問：進程在被創(chuàng)建的時候，是先創(chuàng)建內核數據結構呢，還是先加載對應的可執(zhí)行程序呢？
答：先要創(chuàng)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(zhí)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(qū)域，每個區(qū)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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