Linux：进程（二）

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前言

  今天我们继续学习进程相关知识。

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一、环境变量

1.概念

1. 环境变量(environment variables)一般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
2. 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
3. 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

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。

3.一个疑问

为什么有些指令可以直接执行，不需要带路径，而我们的二进制程序需要带路径才能执行？

1. 执行程序前，系统会在特定路径下查找对应程序
2. 而PATH的作用是辅助系统进程指令查找，PATH变量储存的就是可能存在指令或者程序的路径

也就是说，如果我们把自己程序所在路径加入环境变量PATH当中，就可以直接执行。
测试：

[wkj@VM-4-13-centos ~]$ export PATH=$PATH:/home/wkj/lesson8
[wkj@VM-4-13-centos lesson8]$ ll
total 36
-rw-rw-r-- 1 wkj wkj   77 Nov  7 18:22 makefile
-rwxrwxr-x 1 wkj wkj 8464 Nov 12 21:23 myproc
-rw-rw-r-- 1 wkj wkj  169 Nov 12 21:23 myproc.c
-rwxrwxr-x 1 wkj wkj 9616 Nov 12 19:44 mytest
-rw-rw-r-- 1 wkj wkj  243 Nov 12 19:43 mytest.c
[wkj@VM-4-13-centos lesson8]$ myproc
hello world,20905 
hello world,20905 
hello world,20905 
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注意看，添加以后不需要./即可直接执行。
添加方法只在当前有用，退出登陆后不会保存，因此大家可以添加以下玩一玩，不用担心污染环境变量库。

4.通过系统调用获取或设置环境变量

#include 
#include 
int main()
{
	printf("%s\n", getenv("PATH"));
	return 0;
}
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常用getenv和putenv函数来访问特定的环境变量。
 
tips：环境变量通常具有全局属性，可以被子进程继承下去

二、地址空间

我们经常在各个论坛看到类似以下的图片。

1.引入

#include 
#include 
#include 
int g_val = 0;
int main()
{
	pid_t id = fork();
	if(id < 0){
	perror("fork");
	return 0;
}
else if(id == 0){ //child
	printf("child[%d]: %d : %p\n", getpid(), g_val, &g_val);
}else{ //parent
	printf("parent[%d]: %d : %p\n", getpid(), g_val, &g_val);
}
	sleep(1);
	return 0;
}
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与环境相关，我们观察现象即可
parent[2995]: 0 : 0x80497d8
child[2996]: 0 : 0x80497d8

我们发现，输出出来的变量值和地址是一模一样的，很好理解呀，因为子进程按照父进程为模版，父子并没有对变量进行任何修改。可是将代码稍加改动：

#include 
#include 
#include 
int g_val = 0;
int main()
{
	pid_t id = fork();
	if(id < 0){
	perror("fork");
	return 0;
}
else if(id == 0){ //child,子进程肯定先跑完，也就是子进程先修改，完成之后，父进程再读取
	g_val=100;
	printf("child[%d]: %d : %p\n", getpid(), g_val, &g_val);
}else{ //parent
	sleep(3);
	printf("parent[%d]: %d : %p\n", getpid(), g_val, &g_val);
}
	sleep(1);
	return 0;
}
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与环境相关，我们观察现象即可
child[3046]: 100 : 0x80497e8
parent[3045]: 0 : 0x80497e8

怎么回事呢？地址一样，变量内容不一样，我接受不了哇！
 
我们可以得出以下结论：

1. 变量内容不一样,所以父子进程输出的变量绝对不是同一个变量地址值是一样的，说明，该地址绝对不是物理地址。
2. 在Linux地址下，这种地址叫做 虚拟地址。
3. 我们在用C/C++语言所看到的地址，全部都是虚拟地址！物理地址，用户一概看不到，由OS统一管理。
4. OS必须负责将 虚拟地址 转化成 物理地址 。

2.分页&进程地址空间

1.页表

页表就是一个用于将虚拟地址转换为物理地址的工具。在 riscv32 中，如果 satp 的第 31 位为 1 ，则表示启用页表机制。在访问虚拟内存时（开启页表时只允许访问虚拟内存），内存管理单元 MMU(Memory Management Unit) 会用过页表将虚拟地址转换为物理地址，再进行访问。

2.写时拷贝

一个变量为什么可以标识不同的值？

父子进程各自在物理内存中，都有属于自己的变量空间，只不过在用户层用同一个变量（虚拟地址）来标识了。

3.为什么要有地址空间

1. 凡是非法的访问或者映射，OS都可以设备到，并终止这个进程。
2. 因为有地址空间、页表，在物理内存中，可以堆未来的数据进行任意位置的加载。
3. 物理内存理论上可以进行任意位置加载，那么他很可能是乱序的。页表将虚拟地址和物理地址进行映射，内存分布可以有序化。

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总结

以上就是今天要讲的内容啦。