? ? ? 進(jìn)程的啟動(dòng)和終止

內(nèi)核執(zhí)行c程序時(shí)，利用exec函數(shù)調(diào)用一個(gè)特殊的啟動(dòng)例程，該啟動(dòng)例程叢內(nèi)核中獲取命令行參數(shù)和環(huán)境變量值。

進(jìn)程終止的情況

5種正常終止的情況：

（1）從main函數(shù)返回；（2）調(diào)用exit；（3）調(diào)用_exit和_Exit函數(shù);（4）最后一個(gè)線程調(diào)用pthread_exit;（5）最后一個(gè)線程從其啟動(dòng)例程返回；

3種異常終止情況

（1）調(diào)用abort；（2）接到一個(gè)信號(hào)；（3）最后一個(gè)線程對(duì)取消請(qǐng)求做出響應(yīng)；

進(jìn)程啟動(dòng)和終止圖

atexit函數(shù)

一個(gè)進(jìn)程最多可以登記32和函數(shù)（例如：signal函數(shù)），這些函數(shù)由exit函數(shù)自動(dòng)調(diào)用。在程序終止時(shí)調(diào)用這些函數(shù)，形成終止處理程序，來(lái)進(jìn)行結(jié)束進(jìn)程前的收尾工作。而exit函數(shù)通過(guò)atexit函數(shù)的登記記錄來(lái)判斷調(diào)用哪些函數(shù)。

exit函數(shù)

此函數(shù)由ISO C 定義，其操作包括處理終止處理程序，然后關(guān)閉所有標(biāo)準(zhǔn)I/O流。需要注意的是，它不會(huì)處理文件描述符、多進(jìn)程（父子進(jìn)程）以及作業(yè)控制。

_e(E)xit函數(shù)
ISO C 定義這個(gè)函數(shù)的目的是為進(jìn)程提供一種無(wú)需運(yùn)行終止處理程序或信號(hào)處理函數(shù)的方法而終止程序。但I(xiàn)SO C 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)I／O流是否進(jìn)行沖洗，這取決于操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。在unix中，是不進(jìn)行沖洗的。

exit和_e(E)ixt函數(shù)的狀態(tài)碼

無(wú)論進(jìn)程怎樣結(jié)束，它都會(huì)在內(nèi)核上執(zhí)行同一段代碼(由進(jìn)程啟動(dòng)和退出圖可知)。這段代碼來(lái)關(guān)閉所有的文件描述符，釋放所有的存儲(chǔ)空間。

程序退出后，利用退出碼告知該進(jìn)程的父進(jìn)程。父進(jìn)程通過(guò)wait或waitpid函數(shù)來(lái)完成該子進(jìn)程的善后工作（獲取子進(jìn)程相關(guān)信息 釋放子進(jìn)程占用資源）。若父進(jìn)程沒(méi)有處理子進(jìn)程的退出狀態(tài)，則子進(jìn)程變成僵死進(jìn)程。相反的，若父進(jìn)程在子進(jìn)程前終止，則子進(jìn)程變成孤兒進(jìn)程。孤兒進(jìn)程會(huì)由1號(hào)進(jìn)程（init進(jìn)程）接收，大致過(guò)程如下：

（1）進(jìn)程終止時(shí)，內(nèi)核逐個(gè)檢查所有活動(dòng)的進(jìn)程；（2）分析查找該終止進(jìn)程的子進(jìn)程；（3）將該進(jìn)程的子進(jìn)程的父進(jìn)程ID改為1；

wait和waitpid函數(shù)

程序正?；虍惓＝K止時(shí)，內(nèi)核都會(huì)向父進(jìn)程發(fā)送SIGNAL信號(hào)。子進(jìn)程終止是異步事件，所以該信號(hào)也是異步信號(hào)。而該信號(hào)一般會(huì)被父進(jìn)程默認(rèn)忽略?；蛘咛峁┮粋€(gè)信號(hào)處理函數(shù)來(lái)善后。wait和waitpid函數(shù)就是其中的信號(hào)處理函數(shù)的一部分。

wait和waitpid函數(shù)區(qū)別如下：

（1）wait會(huì)阻塞調(diào)用者進(jìn)程等待直至第一個(gè)終止的子進(jìn)程到來(lái)；（2）waitpid可以通過(guò)參數(shù)設(shè)置，來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)用者進(jìn)程不阻塞，或選擇要阻塞等待的子進(jìn)程；

這里的調(diào)用者指的是父進(jìn)程

環(huán)境表和環(huán)境變量

環(huán)境表結(jié)構(gòu)圖

每個(gè)程序都接收到一張環(huán)境表

環(huán)境表也是一個(gè)字符指針數(shù)組

enrivon叫做環(huán)境指針

指針數(shù)組叫做環(huán)境表

各個(gè)指針指向的字符串叫做環(huán)境字符串

環(huán)境變量

unix內(nèi)核并不檢查環(huán)境字符串，它們的解釋完全取決于各個(gè)應(yīng)用進(jìn)程

通常在一個(gè)shell啟動(dòng)文件中設(shè)置環(huán)境變量來(lái)控制shell的動(dòng)作

修改或者增加環(huán)境變量時(shí)，只能影響當(dāng)前進(jìn)程以及其后(之前的不行)生成和調(diào)用的任何子進(jìn)程的環(huán)境，但不能影響其父進(jìn)程的環(huán)境

和環(huán)境變量相關(guān)的函數(shù)如下：

#includechar *getenv(const char *name); 返回值：指向與name關(guān)聯(lián)的value的指針；若未找到，返回NULLint putenv(char *str); 返回值：若成功，返回0；若出錯(cuò)，返回非0 int setenv(const char *name, const char *value, int rewrite);int unsetenv(const char *name); 兩個(gè)函數(shù)返回值：若成功，返回0；若出錯(cuò)，返回-1

這些函數(shù)如何修改環(huán)境表的

環(huán)境表和環(huán)境字符串通常存放在內(nèi)存空間的高地址處(頂部)。所以在修改它的值時(shí)，內(nèi)存是不能繼續(xù)向高地址延伸；但又因?yàn)椋率歉鱾€(gè)棧幀，所以也不能向下延伸。如何修改它的值的過(guò)程如下：

（1）修改環(huán)境表

1）新value <= 舊value，直接覆蓋舊value的存儲(chǔ)空間2）新value >= 舊value,調(diào)用malloc函數(shù)，在堆區(qū)開(kāi)辟新的存儲(chǔ)空間，將新value復(fù)制到這里，再將這片存儲(chǔ)區(qū)首地址寫(xiě)到環(huán)境表相應(yīng)的位置處。

（2）新增環(huán)境表

1）新增一個(gè)環(huán)境變量，調(diào)用malloc函數(shù)開(kāi)辟新的存儲(chǔ)空間，將原來(lái)的環(huán)境表復(fù)制到該存儲(chǔ)區(qū)，其次再添加一個(gè)環(huán)境變量，然后在尾部賦值為NULL，最后將environ指向該區(qū)域；2）在 1）過(guò)程的基礎(chǔ)上，調(diào)用realloc函數(shù)，多次添加環(huán)境變量；

注意：以這種方式修改的環(huán)境變量只在當(dāng)下程序運(yùn)行時(shí)有效，當(dāng)程序結(jié)束時(shí)，相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)被系統(tǒng)回收，這些修改就會(huì)失效。

內(nèi)存存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)補(bǔ)充說(shuō)明

內(nèi)存管理結(jié)構(gòu)圖

未初始化數(shù)據(jù)段(block started by symbol)：在程序開(kāi)始執(zhí)
行之前，內(nèi)核將此段中的數(shù)據(jù)初始化為0或空指針；

棧：每次函數(shù)調(diào)用時(shí)，其返回地址以及調(diào)用者的環(huán)境信息(如某些機(jī)器寄存器的值)都存放在棧中；

共享庫(kù)：只需在所有進(jìn)程都可引用的存儲(chǔ)區(qū)中保存這種庫(kù)例程的一個(gè)副本；

存儲(chǔ)空間分配函數(shù)

#includevoid *malloc(size_t size);void *calloc(size_t nojy, size_t size);void *realloc(void *ptr, size_t newsize); 3個(gè)函數(shù)返回值：若成功，返回非空指針；若出錯(cuò)，返回NULL

malloc函數(shù)：初始值不確定；底層通過(guò)調(diào)用sbrk函數(shù)實(shí)現(xiàn)；

calloc函數(shù)：初始值為0；

realloc函數(shù)：增加或減少以前分配區(qū)的長(zhǎng)度；當(dāng)增加長(zhǎng)度時(shí)，可能將以前分配區(qū)的內(nèi)容移到另一個(gè)足夠大的區(qū)域，以便在分配區(qū)末尾增加存儲(chǔ)區(qū)，而新增存儲(chǔ)區(qū)初始值不確定(例如：可變數(shù)組的使用)；

注意：這些動(dòng)態(tài)分配的函數(shù)一般在分配存儲(chǔ)空間時(shí)，會(huì)比要求的大。因?yàn)樵陂_(kāi)辟空間的前后部分存儲(chǔ)記錄管理信息。因此，在使用時(shí)，千萬(wàn)不要越界訪問(wèn)，以免造成不可預(yù)知的后果。

函數(shù)間跳轉(zhuǎn)策略

在c語(yǔ)言中，goto語(yǔ)句是不能跨函數(shù)跳轉(zhuǎn)的。尤其是在函數(shù)深層調(diào)用時(shí)的跳轉(zhuǎn)需求，在出錯(cuò)處理的情況下非常有用。

#includeint setjmp(jmp_buf env); 返回值：若直接調(diào)用，返回0；若從longjmp返回，返回非0void longjmp(jmp_buf env, int val);

變量值回滾問(wèn)題：自動(dòng)變量和寄存器變量會(huì)存在回滾現(xiàn)象。利用volatile屬性來(lái)避免此類情況的發(fā)生。(在給變量賦值時(shí)，賦的值回首先存儲(chǔ)在內(nèi)存(存儲(chǔ)器變量)中，然后在由cpu取走，存儲(chǔ)在cpu的寄存器上(寄存器變量)。在做系統(tǒng)優(yōu)化時(shí)，那些頻繁使用的變量，會(huì)直接存儲(chǔ)到寄存器中而不經(jīng)過(guò)內(nèi)存。)

寄存器變量會(huì)存在回滾現(xiàn)象的探究

在調(diào)用setjmp函數(shù)時(shí)，內(nèi)核會(huì)把當(dāng)前的棧頂指針保存在env變量中，所以在調(diào)用longjmp函數(shù)返回該位置時(shí)，全局變量、靜態(tài)變量、易失變量和自動(dòng)變量如果在調(diào)用setjmp和longjmp函數(shù)之間它們的值被修改過(guò)，是不會(huì)回滾到setjmp函數(shù)調(diào)用之前的值(當(dāng)然，編譯器將auto變量?jī)?yōu)化為寄存器變量除外)。因?yàn)?，這些存儲(chǔ)器變量的值是存儲(chǔ)在內(nèi)存相應(yīng)的段中，回到原先棧頂狀態(tài)時(shí)，同樣訪問(wèn)的還是原先的內(nèi)存空間。

然而，對(duì)于寄存器變量來(lái)說(shuō)，首先要明確一點(diǎn)：寄存器變量是用動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)的方式。意思是寄存器變量的值可能存在不同的寄存器中。如果在調(diào)setjmp和longjmp函數(shù)之間它們的值被修改過(guò)，這個(gè)值可能不會(huì)存到setjmp之前的對(duì)其賦值的寄存器中，而在調(diào)用longjmp函數(shù)后，又回到了調(diào)用setjmp函數(shù)時(shí)的狀態(tài)。這個(gè)時(shí)候再讀取寄存器變量的值時(shí)，讀到的是原先那個(gè)寄存器中存儲(chǔ)的值而不是修改過(guò)的那個(gè)寄存器中存儲(chǔ)的值，所以出現(xiàn)的回滾現(xiàn)象。

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