Linux系统编程--2(环境变量,进程控制)

环境变量

环境变量

是指在操作系统中用来指定操作系统运行环境的一些参数
每个人用电脑的习惯不一样,比如一般把文件放到磁盘,怎么管理文件,用什么编译器,所以,环境变量就是根据每个人使用操作系统的习惯来规定一些参数

具体特征

  1. 字符串(本质)
  2. 有统一的格式:名=值[:值]
  3. 值用来描述进程环境信息

存储形式:

与命令行参数类似。char*[]数组,数组名 environ,内部存储字符串,NULL 作为哨兵结尾。

使用形式:

与命令行参数类似。

加载位置:

与命令行参数类似。位于用户区,高于 stack 的起始位置。 引入环境变量表:须声明环境变量。externchar**environ;

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打印当前进程的所有环境变量

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常见环境变量

按照惯例,环境变量字符串都是 name=value 这样的形式,大多数 name 由大写字母加下划线组成,一般把 name 的部分叫做环境变量,value 的部分则是环境变量的值。

PATH

可执行文件的搜索路径。ls 命令也是一个程序,执行它不需要提供完整的路径名/bin/ls,然而通常我们执行当 前目录下的程序 a.out 却需要提供完整的路径名./a.out,这是因为 PATH 环境变量的值里面包含了 ls 命令所在的目录 /bin,却不包含 a.out 所在的目录。PATH 环境变量的值可以包含多个目录,用:号隔开。在 Shell 中用 echo 命令可以 查看这个环境变量的值:

$echo$PATH

在这里插入图片描述
shell解析器按照PATH环境变量中已经设定好的目录,一个目录一个目录找

SHELL

当前 Shell,它的值通常是/bin/bash。

TERM

当前终端类型,在图形界面终端下它的值通常是 xterm,终端类型决定了一些程序的输出显示方式,比如图形 界面终端可以显示汉字,而字符终端一般不行。

LANG

语言和 locale,决定了字符编码以及时间、货币等信息的显示格式。

HOME

当前用户主目录的路径,很多程序需要在主目录下保存配置文件,使得每个用户在运行该程序时都有自己的一套配置。

环境变量的相关函数

getenv 函数

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获取环境变量值

chargetenv(constcharname); 成功:返回环境变量的值;失败:NULL(name 不存在)

setenv 函数

在这里插入图片描述

设置环境变量的值

intsetenv(constcharname,constcharvalue,intoverwrite); 成功:0;失败:-1
参数 overwrite 取值: 1:覆盖原环境变量 0:不覆盖。(该参数常用于设置新环境变量,如:ABC=haha-day-night)

unsetenv 函数

在这里插入图片描述

删除环境变量 name 的定义

intunsetenv(constchar*name); 成功:0;失败:-1
注意事项:name 不存在仍返回 0(成功),当 name 命名为"ABC="时则会出错。

测试代码

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>int main(void)
{char *val;const char *name="ABD";//从当前的环境变量表中获得名字为name的环境变量值,保存到val里val=getenv(name);printf("1, %s = %s\n",name,val);//获取不出来,出一个空值//覆盖原有的环境变量setenv(name,"haha-day-and-night",1);//再获取环境变量val=getenv(name);                                                           printf("2, %s = %s\n",name,val);//删除刚添加的ABDint ret=unsetenv("ABD");//name=value:valueprintf("ret= %d\n",ret); val=getenv(name);printf("3, %s = %s\n",name,val);return 0;
}

在这里插入图片描述

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>int main(void)
{char *val;const char *name="ABD";//从当前的环境变量表中获得名字为name的环境变量值,保存到val里val=getenv(name);printf("1, %s = %s\n",name,val);//获取不出来,出一个空值//覆盖原有的环境变量setenv(name,"haha-day-and-night",1);//再获取环境变量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//删除刚添加的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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进程控制

fork 函数

创建一个子进程。一个进程–>2个进程—>各自对fork做返回
pid_tfork(void); 失败返回-1;成功返回:
① 父进程返回子进程的 ID(非负整数>0,父进程)
②子进程返回 0 pid_t 类型表示进程 ID,但为了表示-1,它是有符号整型。(0 不是有效进程 ID,init 最小,为 1),返回值=0,是子进程
注意返回值,不是 fork 函数能返回两个值,而是 fork 后,fork 函数变为两个,父子需【各自】返回一个

getpid 函数

获取当前进程 ID
pid_tgetpid(void);

getppid 函数

获取当前进程的父进程 ID
pid_tgetppid(void);
区分一个函数是“系统函数”还是“库函数”依据:

  1. 是否访问内核数据结构
  2. 是否访问外部硬件资源 二者有任一 → 系统函数;二者均无 → 库函数

getuid 函数

获取当前进程实际用户 ID
uid_tgetuid(void);
获取当前进程有效用户 ID
uid_tgeteuid(void);

getgid 函数

获取当前进程使用用户组 ID
gid_tgetgid(void);
获取当前进程有效用户组 ID
gid_tgetegid(void);

创建子进程

#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);}   //这段代码父子进程都有,所以要打印两次printf("yyyyyyyyyyyyyyyyyyy\n");                                            }

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循环创建 n 个子进程

一次 fork 函数调用可以创建一个子进程。那么创建 N 个子进程应该是for(i=0;i<n;i++){fork()} 。但这样创建的并非是N个子进程
在这里插入图片描述
当 n 为 3 时候,循环创建了(2^n)-1 个子进程,而不是 N 的子进程。需要在循 环的过程,保证子进程不再执行 fork ,因此当(fork()==0)时,子进程应该立即 break;才正确。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>                                                                    
int main()
{int i;//循环因子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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进程共享

父子进程之间在 fork 后。有一些相同与不同的地方

父子相同处

刚 fork 之后: 父子相同处:

  1. 全局变量、.
  2. data、
  3. text、
  4. 栈、
  5. 堆、
  6. 环境变量、
  7. 用户 ID、
  8. 宿主目录、
  9. 进程工作目录、
  10. 信号处理方式…

父子不同处:

  1. 进程 ID
  2. fork 返回值
  3. 父进程 ID
  4. 进程运行时间
  5. 闹钟(定时器)
  6. 未决信号集
    似乎,子进程复制了父进程 0-3G 用户空间内容,以及父进程的 PCB,但 pid 不同。真的每 fork 一个子进程都要 将父进程的 0-3G 地址空间完全拷贝一份,然后在映射至物理内存吗?
    当然不是!父子进程间遵循读时共享写时复制(共享一块物理地址空间)的原则。这样设计,无论子进程执行父进程的逻辑还是执行自己 的逻辑都能节省内存开销。

注意

全局变量各自是独立的不能共享

重点:

父子进程共享:

  1. 文件描述符(打开文件的结构体)
  2. mmap 建立的映射区 (进程间通信详解)
    特别的,fork 之后父进程先执行还是子进程先执行不确定。取决于内核所使用的调度算法。(随机争夺)

gdb 调试

使用 gdb 调试的时候,gdb 只能跟踪一个进程。可以在 fork 函数调用之前,通过指令设置 gdb 调试工具跟踪父 进程或者是跟踪子进程。默认跟踪父进程。
set follow-fork-mode child 命令设置 gdb 在 fork 之后跟踪子进程。
set follow-fork-mode parent 设置跟踪父进程。
注意,一定要在 fork 函数调用之前设置才有效。

list  展示代码
l    显示剩余代码
gcc 文件名  -g
gdb a.out
start/run按什么方式往下走(run自动,start逐步)
next/n往下走
quit退出
b 行数  if  条件  //设置条件断点
info b  //查看断点

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