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linux篇【5】：环境变量，程序地址空间
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（5）set：查看本地定义的shell变量（本地变量）和环境变量
残留问题：本地变量不会被子进程继承下去，为什么本地变量的子进程echo能使用本地变量local_val呢？——内建命令
1.问题1：main函数可以带参数吗?最多可以带多少? -可以，实际是3个
3.命令行可以带第三个参数！： char *env[]（环境变量）
为什么要写时拷贝?创建子进程的时候，就把数据分开，不行吗? ?
fork有两个返回值，pid_ t id ,同一个变量，怎么会有不同的值?
一.环境变量
1.环境变量概念
●环境变量(environment variables)：系统当中用做特殊用途的系统变量。●如：我们在编写C/C++代码的时候，在链接的时候，从来不知道我们的所链接的动态静态库在哪里，但是照样可以链接成功，生成可执行程序，原因就是有相关环境变量帮助编译器进行查找。●环境变量通常具有某些特殊用途，还有在系统当中通常具有全局特性● 子进程默认会复制拥有与父进程相同的环境变量2.常见环境变量
PATH : 指定命令的搜索路径HOME : 指定用户的主工作目录(即用户登陆到Linux系统中时,默认的目录)SHELL : 当前Shell,它的值通常是/bin/bash。——详情见大标题二
3.查看环境变量方法
echo $NAME NAME:你的环境变量名称指令 env——显示所有环境变量4.和环境变量相关的命令
1. echo: 显示某个环境变量值2. export: 设置一个新的环境变量（export aaaa）3. env: 显示所有环境变量4. unset: 清除环境变量（rm只是普通的文件操作指令，无法删除环境变量）5. set: 显示本地定义的shell变量（本地变量）和环境变量set | grep aaaa（1）echo: 显示某个环境变量值
- [zsh@ecs-78471 ~]$ echo $PATH
- /usr/local/bin:/usr/bin:/usr/local/sbin:/usr/sbin:/home/zsh/.local/bin:/home/zsh/bin
（2）export ：导出环境变量
（3）env: 显示所有环境变量
- [zsh@ecs-78471 ~]$ env
- XDG_SESSION_ID=3849
- HOSTNAME=ecs-78471
- TERM=xterm
- SHELL=/bin/bash
- HISTSIZE=10000
- SSH_CLIENT=218.6.151.253 54910 22
- SSH_TTY=/dev/pts/0
- USER=zsh
- …………………………………………
（4）unset ：删除环境变量
（5）set：查看本地定义的shell变量（本地变量）和环境变量
- [zsh@ecs-78471 ~]$ aaaa=100 aaaa是本地变量
- [zsh@ecs-78471 ~]$ env | grep aaaa 环境变量查不到aaaa
- [zsh@ecs-78471 ~]$ export bbbb=50 bbbb是本地变量
- [zsh@ecs-78471 ~]$ env | grep bbbb
- bbbb=50 环境变量查的到bbbb
- [zsh@ecs-78471 ~]$ set | grep aaaa
- aaaa=100 set既可以查到本地变量aaaa
- [zsh@ecs-78471 ~]$ set | grep bbbb
- bbbb=50 set也可以查到环境变量bbbb
5.PATH-搜索可执行程序的环境变量
一个问题?基本指令也是程序，为什么我们的代码程序运行要带路径，而系统的指令不用带路径? ?比如使用指令ls，pwd时直接使用即可，使用自己的myproc 可执行程序时（gcc -o mproc.c myproc） 需要./myproc.c
答：系统中是存在相关的环境变量，保存了程序的搜索路径的! 比如：执行 ls 这个可执行程序时，系统会在PATH中一个一个搜索，在特定路径（系统所有命令都在usr/bin路径下）下可以找到ls，就可以执行
系统中搜索可执行程序的环境变量叫做 PATH !
查看环境变量指令：echo $PATH
如何让自己的程序不带路径也可以执行？：
——①把自己的程序拷贝进环境变量中，就可以直接myproc执行程序了，拷贝的过程就是安装软件，但是不建议这样做，本身我们的软件就没什么意义，会污染系统，删除=卸载
——②把myproc自己的文件加入环境变量PATH中，export PATH=$PATH:路径（相当于把PATH中的路径改成PATH和myproc的路径）
错误示范：如果直接 export PATH=路径 ，会覆盖环境变量PATH的原有路径：这里pwd还能用，ls，top什么的就不能用了
二.介绍常见的环境变量
- [zsh@ecs-78471 ~]$ env
- XDG_SESSION_ID=3849
- HOSTNAME=ecs-78471
- TERM=xterm
- SHELL=/bin/bash SHELL：显示shell所在路径
- HISTSIZE=10000 HISTSIZE：历史能够记录自己敲过的命令条数
- SSH_CLIENT=218.6.151.253 54910 22 SSH_CLIENT：ip地址
- SSH_TTY=/dev/pts/0
- USER=zsh USER：用户名
- LD_LIBRARY_PATH=:/home/zsh/.VimForCpp/vim/bundle/YCM.so/el7.x86_64
- 下面是ls的配色方案：
- LS_COLORS=rs=0:di=01;34:ln=01;36:mh=00:pi=40;33:so=01;35:do=01;35:bd=40;33;01:cd=40;33;01:or=40;31;01:mi=01;05;37;41:su=37;41:sg=30;43:ca=30;41:tw=30;42:ow=34;42:st=37;44:ex=01;32:*.tar=01;31:*.tgz=01;31:*.arc=01;31:*.arj=01;31:*.taz=01;31:*.lha=01;31:*.lz4=01;31:*.lzh=01;31:*.lzma=01;31:*.tlz=01;31:*.txz=01;31:*.tzo=01;31:*.t7z=01;31:*.zip=01;31:*.z=01;31:*.Z=01;31:*.dz=01;31:*.gz=01;31:*.lrz=01;31:*.lz=01;31:*.lzo=01;31:*.xz=01;31:*.bz2=01;31:*.bz=01;31:*.tbz=01;31:*.tbz2=01;31:*.tz=01;31:*.deb=01;31:*.rpm=01;31:*.jar=01;31:*.war=01;31:*.ear=01;31:*.sar=01;31:*.rar=01;31:*.alz=01;31:*.ace=01;31:*.zoo=01;31:*.cpio=01;31:*.7z=01;31:*.rz=01;31:*.cab=01;31:*.jpg=01;35:*.jpeg=01;35:*.gif=01;35:*.bmp=01;35:*.pbm=01;35:*.pgm=01;35:*.ppm=01;35:*.tga=01;35:*.xbm=01;35:*.xpm=01;35:*.tif=01;35:*.tiff=01;35:*.png=01;35:*.svg=01;35:*.svgz=01;35:*.mng=01;35:*.pcx=01;35:*.mov=01;35:*.mpg=01;35:*.mpeg=01;35:*.m2v=01;35:*.mkv=01;35:*.webm=01;35:*.ogm=01;35:*.mp4=01;35:*.m4v=01;35:*.mp4v=01;35:*.vob=01;35:*.qt=01;35:*.nuv=01;35:*.wmv=01;35:*.asf=01;35:*.rm=01;35:*.rmvb=01;35:*.flc=01;35:*.avi=01;35:*.fli=01;35:*.flv=01;35:*.gl=01;35:*.dl=01;35:*.xcf=01;35:*.xwd=01;35:*.yuv=01;35:*.cgm=01;35:*.emf=01;35:*.axv=01;35:*.anx=01;35:*.ogv=01;35:*.ogx=01;35:*.aac=01;36:*.au=01;36:*.flac=01;36:*.mid=01;36:*.midi=01;36:*.mka=01;36:*.mp3=01;36:*.mpc=01;36:*.ogg=01;36:*.ra=01;36:*.wav=01;36:*.axa=01;36:*.oga=01;36:*.spx=01;36:*.xspf=01;36:
- MAIL=/var/spool/mail/zsh MAIL：系统中的邮箱路径
- PATH：命令的搜索路径：
- PATH=/usr/local/bin:/usr/bin:/usr/local/sbin:/usr/sbin:/home/zsh/.local/bin:/home/zsh/bin
- PWD=/home/zsh PWD：当前用户所处路径
- LANG=en_US.UTF-8 LANG：支持的编码格式，现在支持的是UTF8
- HISTCONTROL=ignoredups
- SHLVL=1
- HOME=/home/zsh HOME：代表不同用户的家目录
- LOGNAME=zsh LOGNAME：登录的人是谁
- SSH_CONNECTION=218.6.151.253 54910 192.168.0.183 22
- LESSOPEN=||/usr/bin/lesspipe.sh %s
- XDG_RUNTIME_DIR=/run/user/1002
- HISTTIMEFORMAT=%F %T zsh
- _=/usr/bin/env
HOSTNAME——显示主机名
echo $HOSTNAME——显示主机名
SHELL
- [zsh@ecs-78471 ~]$ echo $SHELL 显示shell所在路径
- /bin/bash
HISTSIZE
- [zsh@ecs-78471 ~]$ echo $HISTSIZE 历史能够记录自己敲过的命令条数
- 10000
- [zsh@ecs-78471 ~]$ history 可以查看历史记录的命令
- ……
- [zsh@ecs-78471 ~]$ history | wc -l 查看历史记录命令的总条数
- 1440
HOME
- [zsh@ecs-78471 ~]$ echo $HOME
- /home/zsh
三.环境变量和局部(普通)变量
环境变量：系统当中用做特殊用途的系统变量。
env：查看所有的环境变量
命令行变量分两种:
1.普通变量（在env查不到）
2.环境变量(全局)（在env能查到）环境变量具有全局属性：环境变量是会被子进程继承下去的! !
所谓得本地变量，本质就是在bash内部定义的变量，不会被子进程继承下去!
定义 qi_104是本地变量，用set能找到qi_104这个本地变量，env就找不到本地变量，用myenv显示环境变量是空，当export qi_ 104 把本地变量导成环境变量后，myenv显示环境变量就是 qi_ 104
残留问题：本地变量不会被子进程继承下去，为什么本地变量的子进程echo能使用本地变量local_val呢？——内建命令
Linux下大部分命令都是通过子进程的方式执行的!
但是，还有一部分命令，不通过子进程的方式执行，而是由bash自己执行(调用自己的对应的函数来完成特定的功能)，我们把这种命令叫做内建命令!四.环境变量的C、C++获取方式
——————————————————————————————先讲讲main函数参数
1.问题1：main函数可以带参数吗?最多可以带多少? -可以，实际是3个
（1）先说main函数的前两个参数
main函数的前两个参数分别是下图所示：这两个参数我们称为：命令行参数
（2）argv[]中放什么呢？
我们给main函数传递的前两个参数 argc，char* argv[] 称为 命令行参数，传递的是命令行中输入的程序名和选项！比如命令行输入了./myproc -a -b -c，argc对应就是4，argv[ ] 中传入了这4个字符串，argv[0] = "./myproc"，argv[1] = "-a"，argv[2] = "-b"，argv[3] = "-c"，argv[4] = "NULL"，指针数组以NULL结尾。
给命令行参数传程序名和选项意义是什么？我们通过实现一个命令行版的计算器来理解：
2.实现一个命令行版的计算器
我们要实现的功能：
执行 ./myproc -a 10 20 要实现 10+20=30;
执行 ./myproc -s 10 20 要实现 10-20=-10- #include
- #include
- #include
- #include
- int main()
- {
- if (argc != 4)
- {
- 如果用户输入不对，打印使用手册，-a加法，-s（subtract）减法，-m乘法，-d除法：
- printf("Usage: %s [-a|-s|-m|-d] one_data two_data\n", argv[0]);
- return 0;
- }
- int x = atoi(argv[2]); atoi：把字符串转为整数
- int y = atoi(argv[3]);
- if (strcmp("-a", argv[1]) == 0) 如果输入-a，就是加法
- {
- printf("%d+%d=%d\n", x, y, x + y);
- }
- else if (strcmp("-s", argv[1]) == 0) 如果输入-s，就是减法
- {
- printf("%d-%d=%d\n", x, y, x - y);
- }
- else if (strcmp("-m", argv[1]) == 0) 如果输入-m，就是乘法
- {
- printf("%d*%d=%d\n", x, y, x * y);
- }
- else if (strcmp("-d", argv[1]) == 0 && y != 0) 如果输入-d，就是除法
- {
- printf("%d/%d=%d\n", x, y, x / y);
- }
- else
- {
- 输入错误说明不会用，还是打印使用手册
- printf("Usage: %s [-a|-s|-m|-d] one_data two_data\n", argv[0]);
- }
- return 0;
- }
给命令行参数传程序名和选项意义是什么？
答：同一个程序，通过传递不同的参数，让同一个程序有不同的执行逻辑 / 执行结果。
这就解释了指令中那么多选项的由来和起作用的方式！！Linux系统中，会根据不通的选项，让不同的命令，可以有不同的表现！
这就解释了我们平时输入的指令传入了哪里
3.命令行可以带第三个参数！： char *env[]（环境变量）
指针数组env[]和argv[]差不多，只不过传的是所有的指向环境变量的地址，指针数组也是以NULL结尾的
每个进程是会被传入环境变量参数的! ! 环境变量传给env[] ：
C语言获取环境变量的第一种方法
- 1 #include
- 2 int main(int argc,char* argv[],char* env[])
- 3 {存环境变量的指针数组以NULL结尾，所以到NULL时for循环结束：
- 4 for(int i=0;env[i];i++)
- 5 {
- 6 printf("env[%d]:%s\n",i,env[i]);
- 7 }
- 8 return 0;
- 9 }
- [zsh@ecs-78471 10_18_复习环境变量]$ ./test
- env[0]:XDG_SESSION_ID=3849
- env[1]:HOSTNAME=ecs-78471
- env[2]:TERM=xterm
- env[3]:SHELL=/bin/bash
- env[4]:HISTSIZE=10000
- env[5]:SSH_CLIENT=218.6.151.253 54910 22
- env[6]:SSH_TTY=/dev/pts/0
- env[7]:USER=zsh
- env[8]:LD_LIBRARY_PATH=:/home/zsh/.VimForCpp/vim/bundle/YCM.so/el7.x86_64
- env[9]:LS_COLORS=rs=0:di=01;34:ln=01;36:mh=00:pi=40;33:so=01;35:do=01;35:bd=40;33;01:cd=40;33;01:or=40;31;01:mi=01;05;37;41:su=37;41:sg=30;43:ca=30;41:tw=30;42:ow=34;42:st=37;44:ex=01;32:*.tar=01;31:*.tgz=01;31:*.arc=01;31:*.arj=01;31:*.taz=01;31:*.lha=01;31:*.lz4=01;31:*.lzh=01;31:*.lzma=01;31:*.tlz=01;31:*.txz=01;31:*.tzo=01;31:*.t7z=01;31:*.zip=01;31:*.z=01;31:*.Z=01;31:*.dz=01;31:*.gz=01;31:*.lrz=01;31:*.lz=01;31:*.lzo=01;31:*.xz=01;31:*.bz2=01;31:*.bz=01;31:*.tbz=01;31:*.tbz2=01;31:*.tz=01;31:*.deb=01;31:*.rpm=01;31:*.jar=01;31:*.war=01;31:*.ear=01;31:*.sar=01;31:*.rar=01;31:*.alz=01;31:*.ace=01;31:*.zoo=01;31:*.cpio=01;31:*.7z=01;31:*.rz=01;31:*.cab=01;31:*.jpg=01;35:*.jpeg=01;35:*.gif=01;35:*.bmp=01;35:*.pbm=01;35:*.pgm=01;35:*.ppm=01;35:*.tga=01;35:*.xbm=01;35:*.xpm=01;35:*.tif=01;35:*.tiff=01;35:*.png=01;35:*.svg=01;35:*.svgz=01;35:*.mng=01;35:*.pcx=01;35:*.mov=01;35:*.mpg=01;35:*.mpeg=01;35:*.m2v=01;35:*.mkv=01;35:*.webm=01;35:*.ogm=01;35:*.mp4=01;35:*.m4v=01;35:*.mp4v=01;35:*.vob=01;35:*.qt=01;35:*.nuv=01;35:*.wmv=01;35:*.asf=01;35:*.rm=01;35:*.rmvb=01;35:*.flc=01;35:*.avi=01;35:*.fli=01;35:*.flv=01;35:*.gl=01;35:*.dl=01;35:*.xcf=01;35:*.xwd=01;35:*.yuv=01;35:*.cgm=01;35:*.emf=01;35:*.axv=01;35:*.anx=01;35:*.ogv=01;35:*.ogx=01;35:*.aac=01;36:*.au=01;36:*.flac=01;36:*.mid=01;36:*.midi=01;36:*.mka=01;36:*.mp3=01;36:*.mpc=01;36:*.ogg=01;36:*.ra=01;36:*.wav=01;36:*.axa=01;36:*.oga=01;36:*.spx=01;36:*.xspf=01;36:
- env[10]:MAIL=/var/spool/mail/zsh
- env[11]:PATH=/usr/local/bin:/usr/bin:/usr/local/sbin:/usr/sbin:/home/zsh/.local/bin:/home/zsh/bin
- env[12]:PWD=/home/zsh/linux/104new/10_18_复习环境变量
- env[13]:LANG=en_US.UTF-8
- env[14]:bbbb=50
- env[15]:HISTCONTROL=ignoredups
- env[16]:SHLVL=1
- env[17]:HOME=/home/zsh
- env[18]:LOGNAME=zsh
- env[19]:SSH_CONNECTION=218.6.151.253 54910 192.168.0.183 22
- env[20]:LESSOPEN=||/usr/bin/lesspipe.sh %s
- env[21]:XDG_RUNTIME_DIR=/run/user/1002
- env[22]:HISTTIMEFORMAT=%F %T zsh
- env[23]:_=./test
- env[24]:OLDPWD=/home/zsh/linux/104new
c语言中函数无参，也是可以传参的，只不过实参没用上
但是如果是int fun(void) 就不可以传参。
这就解释了我们可以直接给main()函数传参的原因
- #include
- int main(int argc, char* argv[], char* env[])
- {
- int i = 0;
- for (; env[i]; i++) {
- printf("%s\n", env[i]);
- }
- return 0;
- }
——————————————————————————————————————————
4.通过代码获取环境变量的三种方式
①C语言获取环境变量的第一种方法
- #include
- int main(int argc, char* argv[], char* env[])
- {
- for (int i = 0; env[i]; i++) {
- printf("%s\n", env[i]);
- }
- return 0;
- }
②通过第三方变量environ获取
c语言给我们提供了一个全局变量environ
③getenv——获取环境变量的接口
通过环境变量名直接获得环境变量的内容
a.我为什么要获取环境变量? ? 万一以后要用（一定有特殊用途!）
b:环境变量是谁给我的呢?? 目前谈不清，但是我们可以观察到!
环境变量为什么具有全局性!五.程序地址空间
1.初步认识
程序地址空间，不是内存!
程序地址空间=进程地址空间，是操作系统上的概念!堆，栈相对而生，
堆区向地址增大方向增长
栈区向地址减少方向增长我们一般在C函数中定义的变量，通常在栈上保存，那么先定义的一定是地址比较高的!
如何理解static变量——函数内定义的变量用static修饰，本质是编译器会把该变量编译进全局数据区!
2.感知地址空间的存在!
函数内定义的变量用static修饰，本质是编译器会把该变量编译进全局数据区! 父子进程共享全局变量。
fork创建子进程，父子进程同时运行，若在子进程中第5秒改了全局变量g_val的值，会发现
父子进程读取同一个变量(因为地址一样!)，但是子进程修改的全局变量后，父子进程读取到的
内容却不一样! ! ! !
结论：——我们在C/C++中使用的地址，绝对不是物理地址
如果是物理地址，这种现象不可能产生3.让每一个进程都认为自己是独占系统中的所有资源
每一个进程在启动的时候，都会让操作系统给他创建一个地址空间，该地址空间就是进程地址空间
每一个进程 都会有一个自已的进程地址空间! !
操作系统要不要管理这些进程地址空间呢??
先描述，在组织
进程地址空间，其实是内核的一个数据结构，struct mm_ struct (稍后看! )
举例子：①我们往银行存10亿，但是银行可能没10亿，但银行给你画的饼就是10个亿。
②美国一个富翁有3个私生子，富翁给每个私生子画的大饼：说自己有10个亿以后都是你的财产，富翁: OS
三个私生子:进程
富翁给三个私生子画的大饼:进程地址空间
让每一个进程都认为自己是独占系统中的所有资源的! !4.虚拟地址空间=进程地址空间 mm_struct
所谓的进程/虚拟地址空间:其实就是OS通过软件的方式，给进程提供一个软件视角，认为自己会独占系统的所有资源(内存)，每个进程会维护一个mm_struct，虚拟地址和物理内存通过页表建立映射关系，（上学时，一个班级中，老师点名需要一张名单，这个名单就是虚拟地址空间）
linux下：逻辑地址=虚拟地址=线性地址
什么叫做区域
每个区域范围，都是可以有对应的编号的，在虚拟地址空间 mm_struct 中有存储各个数据区的起始地址和结束地址，也就是区域
5.写时拷贝
写时拷贝正好可以回答fork 现象：三.2 子进程修改的全局变量后，父子进程读取到的内容却不一样
（下面这两张图是一样的）
因为进程具有独立性! !做到互不影响。当子进程修改g_val时，为了做到子进程不影响父进程，会发生写时拷贝：g_val会再拷贝一份，子进程中的映射关系会改变，指向新的g_val，但是g_val的虚拟地址（相对地址）还是原来的地址，和父进程的g_val虚拟地址（相对地址）一样，但是他们的物理地址不一样，100改成200时，只会改变新的g_val（写时拷贝本身就是有OS的内存管理模块完成的!所以我们感知不到）
为什么要写时拷贝?创建子进程的时候，就把数据分开，不行吗? ?
答：1.父进程的数据，子进程不一定全用，即便使用，也不一定全部写入——会有浪费空间的嫌疑
2. 最理想的情况，只有会被父子修改的数据，进行分离拷贝。不需要修改的共享即可——但是从技术角度实现复杂，不可能实现
3.如果fork的时候，就无脑拷贝数据给子进程，会增加fork的成本(内存和时间)所以最终采用写时拷贝：
①写时拷贝只会拷父子修改的，变相的，就是拷贝数据的最小成本
②拷贝的成本依旧存在
写时拷贝本质是延迟拷贝策略!只有真正使用的时候，才给你!
你想要，但是不立马使用的空间，先不给你，那么也就意味着可以先给别人!
变相的提高内存的使用率!fork有两个返回值，pid_ t id ,同一个变量，怎么会有不同的值?
pid_ t id是属于父进程栈空间中定义的变量，fork内部，return 会被执行两次，return 的本质，就是通过寄存器将返回值写入到接受返回值的变量中! !
当id=fork()的时候，谁先返回，谁就要发生写时拷贝，所以，同一个变量，会有不同的内容值，本质是因为大家的虚拟地址是一样的，但是大家对应的物理地址是不一样的! !6.为什么要有虚拟地址空间？
访问内存添加了一层软硬件层，可以对转化过程进行审核，非法的访问，就可以直接拦截了
1.保护内存!
2.进程管理-Linux内存管理
通过地址空间，进行功能模块的解耦! !
3.让进程或者程序可以以一种统一的视角看待内存!
方便以统一的方式来编译和加载所有的可执行程序
简化进程本身的设计与实现!
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