• Unix环境高级编程-学习-02-进程环境之进程终止、命令行参数、环境表、C程序的存储空间布局

    目录

    一、环境信息

    二、声明

    三、进程终止

    1、情况分类

    2、退出函数

    3、退出实验

    （1）main声明int和调用return值

    （2）main声明int和不调用return

    （3）main声明不int和不调用return

    4、atexit

    5、atexit实验

    四、命令行、环境表

    1、命令行

    2、环境表

    3、实验

    五、C程序的存储空间布局

    1、图示

    2、名词解释

    3、实验

    一、环境信息

    名称值
    CPUIntel(R) Core(TM) i5-1035G1 CPU @ 1.00GHz
    操作系统CentOS Linux release 7.9.2009 (Core)
    内存3G
    逻辑核数2

    二、声明

    本文部分内容参考了《Unix环境高级编程》第三版，这本书写的很好，推荐大家进行阅读。

    三、进程终止

    1、情况分类

    程序终止一共分为八种：

    编号情况正常与否
    1main返回正常终止
    2调用exit函数
    3调用_exit或_Exit函数
    4最后一个线程从其启动例程返回（后续博客讲述）
    5从最后一个线程调用pthread_exit（后续博客讲述）
    6调用abort（后续博客讲述）异常终止
    7接到一个信号（后续博客讲述）
    8最后一个线程对取消请求做出响应（后续博客讲述）

    2、退出函数

    退出函数有三种：

    函数声明描述
    void exit(int __status)对于所有打开流调用fclose函数，之后再进入内核。
    void _exit(int __status)直接进入内核。
    void _Exit(int __status)直接进入内核。

    上面三个函数都包含参数__status（终止状态），如果调用时没带参数，或者用renturn；返回，或者main函数没有声明返回值类型为整型，那么进程的终止状态时未定义的，如果声明了整型返回值，但没有调用return或上面的三个函数，那么会隐式返回终止状态0。

    main函数中exit(0)和return(0)等价。

    3、退出实验

    （1）main声明int和调用return值

    1. #include  
    2. #include  
    3. #include  
    4.  
    5. int main()
    6. {
    7.     printf("Uid : %d, Gid : %d\n",getuid(),getgid());
    8.     
    9.     return 6;
    10. }
    1. [gbase@czg2 Src]$ ../Exec/MyGetUserGroupId 
    2. Uid : 1001, Gid : 1001
    3. [gbase@czg2 Src]$ echo $?
    4. 6

    （2）main声明int和不调用return

    1. #include  
    2. #include  
    3. #include  
    4.  
    5. int main()
    6. {
    7.     printf("Uid : %d, Gid : %d\n",getuid(),getgid());
    8. }
    1. [gbase@czg2 Src]$ ../Exec/MyGetUserGroupId 
    2. Uid : 1001, Gid : 1001
    3. [gbase@czg2 Src]$ echo $?
    4. 0

    （3）main声明不int和不调用return

    1. #include  
    2. #include  
    3. #include  
    4.  
    5. main()
    6. {
    7.     printf("Uid : %d, Gid : %d\n",getuid(),getgid());
    8. }
    1. [gbase@czg2 Src]$ gcc -Wall -Wextra -O3 MyGetUserGroupId.c -o /opt/Developer/ComputerLanguageStudy/C/Unix/Exec/MyGetUserGroupId
    2. MyGetUserGroupId.c:5:1: 警告：返回类型默认为‘int’ [-Wreturn-type]
    3.  main()
    4.  ^
    5. MyGetUserGroupId.c: 在函数‘main’中:
    6. MyGetUserGroupId.c:8:1: 警告：在有返回值的函数中，控制流程到达函数尾 [-Wreturn-type]
    7.  }
    8.  ^
    9.  
    10. [gbase@czg2 Src]$ ../Exec/MyGetUserGroupId 
    11. Uid : 1001, Gid : 1001
    12. [gbase@czg2 Src]$ echo $?
    13. 23

    不同操作系统编译该程序，可能得到不同的终止状态，这取决于main函数返回时寄存器和栈的内容。

    1. [gbase@czg2 Src]$ gcc -Wall -Wextra -O3 -std=gnu11  MyGetUserGroupId.c -o /opt/Developer/ComputerLanguageStudy/C/Unix/Exec/MyGetUserGroupId
    2. MyGetUserGroupId.c:5:1: 警告：返回类型默认为‘int’ [默认启用]
    3.  main()
    4.  ^
    5.  
    6. [gbase@czg2 Src]$ ../Exec/MyGetUserGroupId 
    7. Uid : 1001, Gid : 1001
    8. [gbase@czg2 Src]$ echo $?
    9. 0

    -std=gnu11启用C++11标准和GNU扩展特性，可以发现终止状态变化了。

    4、atexit

    atexit的作用是注册终止处理程序。就是在程序执行exit后，程序里面不会立马结束会先执行终止处理程序，再关闭文件流使用fclose函数，最后调用_exit或_Exit函数。

    这个函数个人还觉得非常有用的，虽然还没有想到怎么使用。

    5、atexit实验

    1. #include 
    2. #include 
    3.  
    4. void MyExit1(void)
    5. {
    6.     printf("MyExit1\n");
    7. }
    8.  
    9. void MyExit2(void)
    10. {
    11.     printf("MyExit2\n");
    12. }
    13.  
    14. int main()
    15. {
    16.     if (atexit(MyExit1) != 0)
    17.     {
    18.         printf("Can't Register MyExit1.\n");
    19.     }
    20.     if (atexit(MyExit1) != 0)
    21.     {
    22.         printf("Can't Register MyExit1.\n");
    23.     }
    24.     if (atexit(MyExit2) != 0)
    25.     {
    26.         printf("Can't Register MyExit2.\n");
    27.     }
    28.     printf("main Finish.\n");
    29.     return 0;
    30. }
    1. [gbase@czg2 Src]$ ../Exec/MyAtexit 
    2. main Finish.
    3. MyExit2
    4. MyExit1
    5. MyExit1

    注意一点我们注册的顺序和调用的顺序是反的，应该是一个函数栈的方式实现。

    四、命令行、环境表

    为什么一起讲呢因为我把实现放一块了。

    1、命令行

    我们常常看到操作系统命令如ls可以后面带很多的参数，来实现不同的功能，通过main的传入参数int argc, char* argv[]，我们也可以实现相同的功能。argc表示参数个数。argv表示参数值集合。

    2、环境表

    每个程序都会接收到一张环境表。也就是操作系统环境变量例如：LD_LIBRAYR_PATH，PATH之类等。

    只需要在main函数的传入参数加上一个定义char* envp[]即可。

    envp和argv不同没有给出参数个数argc，但envp数组的最后一个元素字符串是NULL，我们可以此为结束标志。

    3、实验

    1. #include 
    2. #include 
    3.  
    4. int main(int argc, char* argv[],char* envp[])
    5. {
    6.     int i;
    7.     for ( i = 0; i < argc; i++)
    8.     {
    9.         printf("argv[%d] : %s\n",i,argv[i]);
    10.     }
    11.     i = 0;
    12.     while (envp[i] != NULL)
    13.     {
    14.         printf("envp[%d] : %s\n",i,envp[i]);
    15.         i++;
    16.     }
    17.     
    18.     return 1;
    19. }
    1. [gbase@czg2 Src]$ ../Exec/MyEchoArg Parameter1 Parameter2
    2. argv[0] : ../Exec/MyEchoArg
    3. argv[1] : Parameter1
    4. argv[2] : Parameter2
    5. envp[0] : XDG_SESSION_ID=2
    6. envp[1] : HOSTNAME=czg2
    7. envp[2] : GCLUSTER_SID=gcluster
    8. envp[3] : SHELL=/bin/bash
    9. envp[4] : TERM=xterm-256color
    10. envp[5] : HISTSIZE=1000
    11. envp[6] : GBASE_BASE=/opt/gnode
    12. envp[7] : SSH_GBASE_PASSWD=6762617365
    13. envp[8] : QTDIR=/usr/lib64/qt-3.3
    14. envp[9] : OLDPWD=/opt/Developer/ComputerLanguageStudy/C/Unix
    15. envp[10] : QTINC=/usr/lib64/qt-3.3/include
    16. envp[11] : QT_GRAPHICSSYSTEM_CHECKED=1
    17. envp[12] : USER=gbase
    18. envp[13] : LD_LIBRARY_PATH=:/opt/Developer/ComputerLanguageStudy/C/DataStructureTestSrc/PublicFunction/Make/Libs/:/opt/Developer/ComputerLanguageStudy/C/DataStructureTestSrc/PublicFunction/Gbase8a/libs/Gbase8a/x86_64_linux/:/lib64:/opt/gcluster/server/lib/gbase/:/opt/gnode/server/lib/gbase/:/opt/gnode/server/lib/gbase/plugin/gbfti/lib:/opt/gnode/server/lib/gbase/plugin/gbfti:/opt/gcluster/server/lib/gbase/plugin:/opt/gcluster/server/lib/gbase/plugin/gbfti:/opt/gcluster/server/lib/gbase/plugin/gbfti/lib:/lib64:/opt/gcluster/server/lib/gbase/:/opt/gnode/server/lib/gbase/:/opt/gnode/server/lib/gbase/plugin/gbfti/lib:/opt/gnode/server/lib/gbase/plugin/gbfti:/opt/gcluster/server/lib/gbase/plugin:/opt/gcluster/server/lib/gbase/plugin/gbfti:/opt/gcluster/server/lib/gbase/plugin/gbfti/lib
    19. envp[14] : LS_COLORS=rs=0:di=38;5;27:ln=38;5;51:mh=44;38;5;15:pi=40;38;5;11:so=38;5;13:do=38;5;5:bd=48;5;232;38;5;11:cd=48;5;232;38;5;3:or=48;5;232;38;5;9:mi=05;48;5;232;38;5;15:su=48;5;196;38;5;15:sg=48;5;11;38;5;16:ca=48;5;196;38;5;226:tw=48;5;10;38;5;16:ow=48;5;10;38;5;21:st=48;5;21;38;5;15:ex=38;5;34:*.tar=38;5;9:*.tgz=38;5;9:*.arc=38;5;9:*.arj=38;5;9:*.taz=38;5;9:*.lha=38;5;9:*.lz4=38;5;9:*.lzh=38;5;9:*.lzma=38;5;9:*.tlz=38;5;9:*.txz=38;5;9:*.tzo=38;5;9:*.t7z=38;5;9:*.zip=38;5;9:*.z=38;5;9:*.Z=38;5;9:*.dz=38;5;9:*.gz=38;5;9:*.lrz=38;5;9:*.lz=38;5;9:*.lzo=38;5;9:*.xz=38;5;9:*.bz2=38;5;9:*.bz=38;5;9:*.tbz=38;5;9:*.tbz2=38;5;9:*.tz=38;5;9:*.deb=38;5;9:*.rpm=38;5;9:*.jar=38;5;9:*.war=38;5;9:*.ear=38;5;9:*.sar=38;5;9:*.rar=38;5;9:*.alz=38;5;9:*.ace=38;5;9:*.zoo=38;5;9:*.cpio=38;5;9:*.7z=38;5;9:*.rz=38;5;9:*.cab=38;5;9:*.jpg=38;5;13:*.jpeg=38;5;13:*.gif=38;5;13:*.bmp=38;5;13:*.pbm=38;5;13:*.pgm=38;5;13:*.ppm=38;5;13:*.tga=38;5;13:*.xbm=38;5;13:*.xpm=38;5;13:*.tif=38;5;13:*.tiff=38;5;13:*.png=38;5;13:*.svg=38;5;13:*.svgz=38;5;13:*.mng=38;5;13:*.pcx=38;5;13:*.mov=38;5;13:*.mpg=38;5;13:*.mpeg=38;5;13:*.m2v=38;5;13:*.mkv=38;5;13:*.webm=38;5;13:*.ogm=38;5;13:*.mp4=38;5;13:*.m4v=38;5;13:*.mp4v=38;5;13:*.vob=38;5;13:*.qt=38;5;13:*.nuv=38;5;13:*.wmv=38;5;13:*.asf=38;5;13:*.rm=38;5;13:*.rmvb=38;5;13:*.flc=38;5;13:*.avi=38;5;13:*.fli=38;5;13:*.flv=38;5;13:*.gl=38;5;13:*.dl=38;5;13:*.xcf=38;5;13:*.xwd=38;5;13:*.yuv=38;5;13:*.cgm=38;5;13:*.emf=38;5;13:*.axv=38;5;13:*.anx=38;5;13:*.ogv=38;5;13:*.ogx=38;5;13:*.aac=38;5;45:*.au=38;5;45:*.flac=38;5;45:*.mid=38;5;45:*.midi=38;5;45:*.mka=38;5;45:*.mp3=38;5;45:*.mpc=38;5;45:*.ogg=38;5;45:*.ra=38;5;45:*.wav=38;5;45:*.axa=38;5;45:*.oga=38;5;45:*.spx=38;5;45:*.xspf=38;5;45:
    20. envp[15] : GCLUSTER_GROUP=gbase
    21. envp[16] : GCLUSTER_BASE=/opt/gcluster
    22. envp[17] : TERMINFO_DIRS=/opt/gcluster/server/share/terminfo:/opt/gnode/server/share/terminfo:/usr/share/terminfo
    23. envp[18] : MAIL=/var/spool/mail/gbase
    24. envp[19] : PATH=/usr/lib64/qt-3.3/bin:/usr/local/bin:/bin:/usr/bin:/usr/local/sbin:/usr/sbin:/opt/gcluster/server/bin:/opt/gnode/server/bin:/home/gbase/.local/bin:/home/gbase/bin:/opt/gcluster/server/bin:/opt/gnode/server/bin
    25. envp[20] : PWD=/opt/Developer/ComputerLanguageStudy/C/Unix/Src
    26. envp[21] : GCLUSTER_HOME=/opt/gcluster/server
    27. envp[22] : LANG=zh_CN.UTF-8
    28. envp[23] : HISTCONTROL=ignoredups
    29. envp[24] : SHLVL=1
    30. envp[25] : HOME=/home/gbase
    31. envp[26] : PYTHONPATH=:/usr/lib64/python_gcware:/usr/lib64/python_gcware
    32. envp[27] : GCLUSTER_USER=gbase
    33. envp[28] : LOGNAME=gbase
    34. envp[29] : QTLIB=/usr/lib64/qt-3.3/lib
    35. envp[30] : GBASE_SID=gbase
    36. envp[31] : XDG_DATA_DIRS=/home/gbase/.local/share/flatpak/exports/share:/var/lib/flatpak/exports/share:/usr/local/share:/usr/share
    37. envp[32] : LESSOPEN=||/usr/bin/lesspipe.sh %s
    38. envp[33] : HAPPY_SUNSHINE_HOME=/home/gbase/HappySunshineTool
    39. envp[34] : GBASE_HOME=/opt/gnode/server
    40. envp[35] : TCMALLOC_AGGRESSIVE_DECOMMIT=1
    41. envp[36] : _=../Exec/MyEchoArg

    如果大家不想要所有的环境变量可以使用getenv，去获取指定的环境变量。

    1. Status MyGetOsEnv(const char * OsEnvName, MyStrType RetVal)
    2. {
    3.     JudgeAllNullPointer(OsEnvName);
    4.     JudgeAllNullPointer(RetVal);
    5.  
    6.     RetVal = getenv(OsEnvName);
    7.     if (RetVal == NULL)
    8.     {
    9.         LogFormat(Error,"Get Os Env         : Fail, OsEnvName : %s, RetVal : NULL.\n",OsEnvName);
    10.         return FailFlag;
    11.     }
    12.     LogFormat(Debug,"Get Os Env         : OK, OsEnvName : %s, RetVal : %s.\n",OsEnvName,RetVal);
    13.     return SuccessFlag;
    14. }

    这里给大家简单封装了一下，供参考。

    五、C程序的存储空间布局

    1、图示

    7942b9cc60e74b91b4ed8cd5f0ad9930.png

    纯手工画图，想来想去还是需要来一张。

    2、名词解释

    名称描述
    正文段

    1、存放CPU执行的机器指令部分。

    2、正文段是可共享的，所以即使频繁的执行程序，在存储器中也只需要一个副本。

    3、正文段是只读的，防止被恶意修改。

    初始化数据段

    1、也称为数据段，包含了程序中需明确赋初值的变量。

    2、我通过实验理解就是初始化的全局变量。

    未初始化数据段

    1、也称为bss段。

    2、我通过实验理解就是未初始化的全局变量。

    3、在程序启动后，内核会将此段中的数据初始化为0或空指针。

    栈

    1、自动变量已经每次函数调用时所需保存的信息都存放在此段中。
    2、例如：调用函数时的返回地址和调用者的环境信息、函数内定义的变量等。

    3、栈从高地址向低地址方向增长。

    堆

    1、动态分配的内存，由malloc、calloc申请的内存等。

    2、堆从低地址向高地址方向增长。

    注意：只有正文和初始化段存放在磁盘的程序文件中。

    3、实验

    1. #include 
    2. #include 
    3.  
    4. char GlobalNoInitArray[100];
    5.  
    6. int  GlobalIinitVal = 0;
    7.  
    8. int main(int argc, char* argv[])
    9. {
    10.     int   SysStackInit = 1;
    11.     char  SysStackNoInit;
    12.     long* Heap = (long*)malloc(sizeof(long));
    13.  
    14.     printf("argv              : %p\n",argv);
    15.     printf("SysStackInit      : %p\n",&SysStackInit);
    16.     printf("SysStackNoInit    : %p\n",&SysStackNoInit);
    17.     printf("Heap              : %p\n",Heap);
    18.     printf("GlobalNoInitArray : %p\n",GlobalNoInitArray);
    19.     printf("GlobalIinitVal    : %p\n",&GlobalIinitVal);
    20.  
    21.     free(Heap);
    22.     Heap = NULL;
    23.     return 1;
    24. }
    1. [gbase@czg2 Src]$ ../Exec/MyStorageSpaceDistribution 
    2. argv              : 0x7fff4c7ae6c8
    3. SysStackInit      : 0x7fff4c7ae5c0
    4. SysStackNoInit    : 0x7fff4c7ae5bf
    5. Heap              : 0x980010
    6. GlobalNoInitArray : 0x601080
    7. GlobalIinitVal    : 0x601064

    从中可以看出确实是按照图中进行排序的。再次点赞一下这本书，不错的，值得大家读。

    1. [gbase@czg2 Src]$ size ../Exec/MyStorageSpaceDistribution 
    2.    text    data     bss     dec     hex filename
    3.    1624     564     136    2324     914 ../Exec/MyStorageSpaceDistribution

    从左到右分别是正文段、数据段、bss段、十进制总长度、十六进制总长度。（单位：字节）

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/qq_45111959/article/details/134281085