C7 : 进程环境

2023-10-20 20:36:46

1. 引言

1：程序执行时，main是如何被调用的

2：命令行参数如何传递给新程序

3：典型的存储空间布局样式

4：如何分配额外的储存空间

5：进程如何使用环境变量

6：进程的不同终止方式

7：longjmp和setjmp函数以及它们和栈的交互方式

8：进程的资源限制

2.main函数

main函数的原型是int main(int argc, char* argv[]);

内核执行c程序的步骤

内核调用一个启动例程

可执行程序文件将此启动例程指定为程序的起始地址

启动例程从内核获取命令行参数和环境变量参数

运行可执行文件

3.进程终止

5种正常终止方式

1、从main函数返回

2、调用exit

void exit (int __status)

? int atexit (void (*__func) (void))

? exit返回时会调用atexit或者on_exit注册的回调函数

执行一些清理动作后返回到内核

? 执行标准io库的清理关闭操作，对于所有打开的流调用fclose

3、调用_exit或_Exit

void _Exit (int __status)

? _Exit返回时不调用atexit注册的回调函数

立即返回到内核，不清理

? 二者的区别

4、最后一个线程从启动例程中返回

5、从最后一个线程调用pthread_exit

3种异常终止

调用abort

接收到一个signal

最后一个线程对取消请求的响应

程序的启动和终止

4.命令行参数

argc

argv

ISO C和POSIX都要求argv[argc]为null

5.环境表

extern char** environ;

字符指针数组

6. 存储空间布局

正文段

CPU执行的指令部分

通常为只读，防止程序意外修改指令
int a = 10;
存放程序中已初始化的全局变量（包含静态变量）的一块内存区域
const char* a = "abc";

初始化数据段

程序中需要明确付初值的变量

可分为read write区域和read only区域

? "abc"在read only区域

? a在read write区域

未初始化数据段，bss： block started by symbol

long sum[1000];

存放程序中未初始化的全局变量（静态变量）的一块内存区域

栈

自动变量以及函数调用需要保存的信息

最近被调用的函数都会在栈上为其自动和临时分配存储空间
递归函数调用自身时，生成一个新的栈帧。因此，一次函数的调用实例不会影响下一次

堆

堆中进行动态内存分配

典型的存储器排列

测试案例：https://www.geeksforgeeks.org/memory-layout-of-c-program/

高地址顶部：命令行参数和环境变量

程序启动时，由内核获取

7.共享库

8.存储空间分配

malloc

void *malloc (size_t __size)

分配指定长度的存储区，初始值不确定

calloc

void *calloc (size_t __nmemb, size_t __size)

分配指定长度的存储区，且每一位都初始化为0

realloc

void realloc (void __ptr, size_t __size)

增加或减少之前的分配区，可能需要将之前分配的内容移动到另一个足够大的区域。新增区域的初始值不确定

以上三个分配函数的指针一定是适当对齐的，可适用于任何数据对象

free

void free (void *__ptr)

9.环境变量

getenv

char getenv (const char __name)

putenv

int putenv (char *__string)

形式为name=value的字符串，覆盖已有名称的name

setenv

int setenv (const char name, const char value, int __replace)

设置name和value，如果name存在，且replace非0，则替换现有定义

unsetenv

int unsetenv (const char *__name)

删除当前的name

环境表位于存储空间的顶部，下面就是栈区

修改name对于的value

如果长度小于等于原value的长度，则覆盖原value即可
如果长度大于原value的长度，则malloc后重新传递指针给name
没看明白

增加新的name

10. setjmp和longjmp

函数的调用栈

这俩函数用于实现函数栈帧之间的跳转

setjmp

int _setjmp (struct __jmp_buf_tag __env[1])

? 返回0表示直接调用

? 返回非0，表示longjmp的跳转后的结果

将当前setjmp所在行的栈帧的信息存储在jmp_buf中

longjmp

void longjmp (struct __jmp_buf_tag __env[1], int __val)
需要跳转的地方执行longjmp

? 第一个参数是setjmp缓存的jmpbuf

? 第二个参数是跳转到setjmp后，setjmp的返回结果

longjmp之后的问题

1.自动变量、寄存器变量、易失变量volatile

longjmp之后，这些变量的值不确定

? 不进行任何优化时，自动变量、全局变量、静态变量、寄存器变量、volatile变量都不会改变

? 优化后，全局变量、static变量、volatile变量不会改变，而其他变量可以改变

volatile关键字

? 1:编译器不知道多线程访问的变量特征，不知情哪些变量是在别的线程中修改的

? 2:程序运行过程中，变量会被存储到寄存器的值，而寄存器内的值不会被中断（外部改变变量）影响

? 3:编译器优化，通常，只知晓当前线程的操作，对变量的访问判断仅进行一次读取，后续访问均从寄存器获得。尽管外部线程对该变量进行了改写，当前线程依旧使用当前线程的寄存器（旧的值）

? 4:加上volatile关键字后，编译器不会再对该变量进行任何优化。访问时，会从变量地址处重新获取数据

? 举例：signal是外部变量，多线程共享

? 编译器优化的，在初始赋值后，ax不会再有任何改变

? 这是加上volatile关键字后，循环内部每次访问到ax，则重新读取

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