【Linux_Unix系统编程】chapter6 进程

chapter6 进程
重点关注进程虚拟内存的布局及内容。
6.1 进程和程序
进程（process）是一个可执行程序（program）的实例。
程序是包含了一系列信息的文件，这些信息描述了如何在运行时创建一个进程，所包含的内容如下。
（1）：二进制格式标识：每个程序文件都包含用于描述可执行文件格式的元信息。
（2）：机器语言指令；对程序算法进行编码
（3）：程序入口地址：标识程序开始执行时的起始指令位置。
（4）：数据：包含的变量初始值和程序使用的字面量值
（5）：符号表以及重定位表：描述程序中函数和变量的位置以及名称。
（6）：共享库和动态链接信息：
（7）：其他信息

6.2 进程号和父进程号
每个进程都有一个进程号（PID），进程号是一个正数，用以唯一标识系统中的某个进程。
#include <unistd.h>
pid_t getpid(void);
除少数系统进程外，init进程号为1，程序和运行改程序的进程号之间没有固定的关系。
Linux内核限制的进程号小于等于32767.
每个进程都有一个创建自己的父进程。使用系统调动getppid()可以检索出父进程的进程号
#include <unistd.h>
pid_t getppid(void);
1号进程——init进程，即所有进程的始祖。pstree(1)命令可以查看到这一“家族树”。如果子进程的父进程终止，则子进程就会变成“孤儿”，init进程随即将收养该进程，进程后续对getppid()的调用将返回进程号1.

6.3 进程内存布局
每个进程所分配的内存有很多部分组成，通常称之为“段(segment)”.
文本段：包含了进程运行的程序机器语言指令。
初始化数据段：包含显示初始化的全局变量和静态变量。
未初始化数据段：包含未显示初始化的全局变量和静态变量。
栈(stack)：是一个动态增长和收缩的端，由栈帧(stack frames)组成。
堆(heap): 是可在运行时（为变量）动态进行内存分配的一块区域。

在大多数UNIX实现中C语言编程环境提供了3个全局符号(symbol):etext,edata和end,可在程序内使用这些符号以获取相应程序文本段,初始化数据段和非初始化数据段结尾处下一字节的地址。使用这些符号，必须显示声明如下：
extern char etext, edata, end;
6.4 虚拟内存管理
（1）：空间局部性：是指程序倾向于访问在最近访问过的内存地址附近的内存（由于指令是顺序执行的，且有时会按顺序处理数据结构）
（2）：时间局部性：是指程序倾向于在不久的将来再次访问最近刚访问过得内存地址（由于循环).

6.5栈和栈帧率
函数的调用和返回使栈的增长和收缩呈线性。

6.6 命令行参数
每个C语言程序都必须有一个称为main()的函数，作为程序启动的起点。

6.7 环境列表
每个进程都有与其相关的称之为环境列表的字符串数组，或简称为环境。
从程序中访问环境：
在C语言程序中，可以使用全局变量char **environ访问环境列表。
e.g.:
extern char **environ;
int main(int argc, char *argv[])
{
char **ep;
for(ep = environ; *ep != NULL; ep++)
{
puts(*ep);
}
}
此外，还可以通过申明main()函数中的第三个参数来访问环境列表：
int main(int argc, char *argv[], char *envp[])
getenv()函数能够从进程环境中检索单个值。
#include <stdlib.h>
char *getenv(const char* name);

修改环境：
putenv()函数向调用进程的环境中添加一个新变量，或者修改一个已经存在的变量值。
#include <stdlib.h>
int putenv(char *string);
调用失败将返回非0值，而非-1.

setenv()函数可以代替putenv()函数，向环境中添加一个变量。
#include <stdlib.h>
int setenv(const char *name, const char *value, int overwrite);

unsetenv()函数从环境中移除由name参数标志的变量。
#include <stdlib.h>
int unsetenv(const char *name);

clearenv():
#define _BSD_SOURCE
#include <stdlib.h>
int clearenv(void);

6.8 执行非局部跳转：setjmp()和longjmp()
使用库函数setjmp()和longjmp()可执行非局部跳转。
#include <setjmp.h>
int setjmp(jmp_buf env);
void longjmp(jmp_buf env, int val);
setjmp()调用为后续由longjmp()调用执行的跳转确立了跳转目标。该目标正是程序发起setjmp()调用的位置。