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0.那麼進程所需的運行環境有哪些？

所需環境有：啓動代碼、環境變量、c程序的內存空間佈局、庫等。

1. 啓動代碼

1.1 啓動代碼的作用

所有高級語言的程序，都有自己的啓動代碼。

C程序運行時，最開始運行的是啓動代碼，啓動代碼再去調用main函數，然後整個C程序都已運行。

總之，高級語言程序 = 啓動代碼 + 自己代碼。

1.2 啓動代碼是由誰提供的

（1）啓動代碼一般都是由編譯器提供的，一般有兩種提供方式

1）源碼形式

以源碼形式提供時，編譯器會將啓動代碼的源文件和自己程序的源文件一起編譯。

像開發單片機這種沒有OS的計算機的C程序時，啓動代碼一般是源碼形式提供

2）二級制的.o（目標文件）形式

直接以.o形式提供時，省去了我自己對“啓動代碼”的編譯。

如果開發的程序是運行在OS上時，那麼編譯器一般是以.o形式來提供啓動代碼

比如我們gcc a.c時，gcc就是以.o形式提供的，基於OS運行的程序的啓動代碼，相對而言，自然比較複雜些。

gcc時加一個-v選項，查看gcc編譯鏈接的詳細情況時，可以看到有很多.o，這些.o就是gcc提供的啓動代碼。

（2）gcc -v

gcc -v a.c

在編譯的詳細信息裏面，有很多的事先就被編譯好的.o文件，這些.o文件就是用來生成啓動代碼的

1.3 啓動代碼做了些什麼

1.3.1 啓動代碼使用什麼語言編寫的

基本都是彙編寫的。

1.3.2 啓動代碼大致做了些什麼呢？

大致上有兩件重要的事情：

· 對c程序的內存空間進行佈局，得到c程序運行所需要的內存空間結構。

· 留下相應庫接口

（1）對c內存空間進行佈局

c等高級語言程序在運行時，函數調用需要“棧”，啓動代碼就需要在c內存空間上建立“棧”，

說白了就是從從c內存空間中劃出一段空間，然後以“棧”的形式來進行管理。

· 思考：爲什麼啓動代碼，基本都是使用匯編來編寫？

在程序的內存空間結構還沒有佈局起來之前，高級語言程序還無法運行，此時只能使用匯編

當利用匯編編寫的啓動代碼將高級語言的內存空間結構建立起來後，自然就可以運行c/c++等高級語言的程序了。

（2）爲庫的調用預留接口

如果程序使用的是動態庫的話，編譯時，動態庫代碼並不會被直接編譯到程序中，只會留下相應的接口

程序運行起來後，纔會去對接庫代碼，爲了能夠對接動態庫，啓動代碼會留下動態庫的對接接口。

1.4 程序是如何運行起來的

1.4.1 裸機的情況

（1）內存和硬盤一體式

1）典型的比如51單片機，51沒有單獨的內存和單獨硬盤，使用的是內存和硬盤功能二合一的norflash。

（a）爲什麼能身兼內存的功能？

因爲norflash的訪問速度很快，因此cpu能夠直接從norflash上讀取指令並執行，此時norflash就是一個內存。

（b）爲什麼身兼硬盤的功能？

因爲norflash能夠永久保存數據，設備關電後，數據依然存在

2）程序運行的過程

（2）內存和硬盤分開式

比如arm芯片

1）爲什麼傳統的計算機，硬盤和內存都是分開的

2）內存和硬盤分開的這種情況，如果直接以裸機方式使用的話，程序是如何運行起來的

兩種：
第一種：直接將下載到內存中，然後運行。
                      第二種：先下載硬盤永久保存，開機時自動從硬盤中將代碼拷貝到內存上，然後運行。

（a）將程序直接下載到內存



  這種方式最大的缺點就是掉電就沒了，所以這種方式只適合於平時的測試。

（b）將程序下載到硬盤

1.4.1 有OS的情況

上OS的計算機，基本都是內存和硬盤分開式的情況。

OS是怎麼運行啓動起來的呢？

（1）有OS時，可執行程序都是直接放在了硬盤上

（2）有OS時，程序如何運行起來

1）有OS支持時，如何啓動程序呢

（a）裸機時，是怎麼啓動程序的呢？



（b）有OS支持時，啓動程序方式有三種

· 雙擊快捷圖標運行
· 在命令行運行
· 設置爲開機自啓動
2）OS是怎麼實現拷貝的

對於我們自己寫的裸機程序來說，我們需要自己寫拷貝代碼

對於OS這個裸機程序來說，由啓動程序來負責代碼的拷貝。

2. 進程（程序）的終止方式

2.1 正常終止

進程主動調用終止函數/返回關鍵字所實現的結束，就是正常終止。

· main調用return關鍵字結束
· 程序任何位置調用exit函數結束
· 程序任何位置調用_exit函數結束

1）main函數調用return關鍵字

return關鍵字的作用是返回上一級函數，如果main函數的子函數調用return的話，返回的上一級是main函數。
如果main函數調用return的話，main函數所返回的上一級是啓動代碼。

（a）顯式調用

· 返回值的意義

疑問：如果return時我不寫返回值會怎樣呢？

（b）隱式調用

就是不明寫出return，當main函數中的最後一句代碼執行完畢後，會默認的調用return返回

不過隱式return時，默認返回0。

2）在程序的任意位置調用exit函數

其實，main函數調用return返回到啓動代碼後，啓動代碼也是調用exit函數來實現正常終止的。
#include <stdlib.h>

void exit(int status);
這個參數就是返回值（進程終止狀態）。

main函數調用return將返回值返回給啓動代碼後，啓動代碼又會調用exit(返回值)，將返回值返回。

3）在程序的任意位置調用_exit函數

_exit是一個系統函數（系統API），而exit是c庫函數，exit就是調用_exit來實現的。

4）return、exit和_exit的返回值問題

return、exit和_exit的返回值，也被稱爲進程終止狀態。

（a）裸機時：

（b）有OS時:

return、exit、_exit，使用哪種來返回都行。

2.2、異常終止

進程不是因爲return、exit和_exit函數而終止的，而是被強行發送了一個信號給無條件終止了，這就是異常終止。

2.3 atexit函數

函數原型

#include <stdlib.h>

int atexit(void (*function)(void));
登記“進程終止處理函數”有什麼意義？

2.4 有OS時，進程從啓動到正常終止的全過程

2.4.1 圖示

2.4.2 爲什麼調用exit、return正常終止時，會刷新標準io的緩存

有關標準IO的庫緩存的緩衝有三種，無緩衝、行緩衝、全緩衝

（1）回顧行緩衝

標準輸出（printf）的庫緩存就是行緩衝的，在緩存中積壓數據，直到以下情況時，纔會刷新輸出，否則一直擠壓】

（2）爲什麼調用exit正常終止時，會刷新標準io的緩存呢？

因爲exit會調用fclose關閉所有的標準io，關閉時會自動調用fflush來刷新數據。

這裏要注意：如果進程時異常終止的話，是不會刷新緩存區的，因爲異常退出時，跟exit函數半毛錢關係都沒有。

2.5 命令行參數

第一個參數永遠都是程序名

將命令行參數傳遞給main函數形參的過程

3. 環境變量表

3.1 windows的環境變量

3.1.1 爲什麼在命令行執行我自己的程序，需要指明路徑

在windows下，如果你不加路徑的話，會道默認到當前路徑下找程序，沒有的話就找不到你的程序。

3.1.2 能不能不加路徑，我隨便在什麼目錄下都可執行我的程序呢？

當然可以，只要把程序所在路徑，加入windows的path環境變量即可。

3.1.3 爲什麼設置了path環境變量後，可以不加路徑就能執行程序

（1）path這個環境變量的作用

專門記錄各種可執行程序所在路徑。

（2）path記錄後

（3）path的意義

一般來說，我們自己的安裝的程序，都沒有設置環境變量

3.1.4 再來看看windows的環境變量

3.2 環境變量表

（1）什麼是環境變量表

用於存“放環境變量”的表，就是環境變量表。

什麼是環境變量呢？

答：其實就是進程在運行時，會用到的一些字符串信息，環境表就好比是工具箱，

裏面放了各種進程運行時需要用到的“工具”，比如各種的路徑。

（2）環境變量文件

（3）每個進程的環境變量表

每一個進程都在自己的內存空間（堆空間）保存了一份自己的環境變量表。

每個進程空間中的環境變量表又是怎麼來的？

顯然從環境變量文件中得來的。

（4）如果某環境變量的數據有很多條，在環境變量表中，多條數據之間怎麼區分

在windows這邊使用;分隔，Linux這邊則使用:分隔。

（5）爲什麼只有重新打開“命令行窗口”後，新設置的“環境變量”才生效？

3.3 Linux的環境變量

修改Linux的環境變量表

（1）永久修改

1）圖形方式操作

2）直接修改“環境變量文件”

（2）臨時修改

· 什麼是臨時修改？

就是隻修改當前進程自己的“環境變量表”，其它不相關進程“環境變量表”及“環境變量文件”中數據，不會發生任何變化，

· 如何實現臨時修改

1）如何使用命令來修改“命令行窗口進程”的環境變量表

（a）查看所有環境變量

（b）顯示單個的環境變量

（c）添加一個新的環境變量

（d）修改已有環境變量

（d）刪除

2）通過API修改環境變量

對於我們自己所寫的程序來說，我們可以調用API來修改自己所寫程序的“環境變量表”。

（a）獲取環境表中的所有環境變量

1 environ全局變量: char **environ;

- environ與main函數的argv一樣，指向的都是一個字符串指針數組。

argv：與命令行參數有關
environ：與環境變量表有關

2 main函數的第三個參數: char **environ

（b）調用API：實現環境變量的添加、修改等

· putenv、setenv：添加和修改環境變量

#include <stdlib.h>

int putenv(char *string);
int setenv(const char *name, const char *value, int overwrite);

· unsetenv：刪除環境變量
#include <stdlib.h>

int unsetenv(const char *name);
·getenv：獲取環境變量

（c）疑問：我自己所寫程序的環境表是怎麼來的

我命令行窗口執行./a.out，那麼a.out進程就屬於“命令行窗口進程”的子進程，子進程的環境表是從父進程複製得到的

當有OS支持時，基本所有的進程都是由父進程“生”出來的:

疑問1：最原始的進程從哪來的

答：OS啓動完畢後演變得到的。

4. c程序內存空間佈局

1）什麼是c程序的內存空間

c程序運行時，是運行在內存上的，也就是說需要在內存上開闢出一塊空間給c程序，然後將C代碼從硬盤拷貝到內存空間上運行，至於說是不是將代碼全部會被拷貝到內存上，這就不一定的了

2）c程序的內存空間結構

（a）有結構的要求嗎？

有，這段空間必須佈局爲c程序運行所需的空間結構，c程序才能運行

如果空間沒有佈局好，進程將無法運行，因此程序的內存空間佈局是非常重要的進程環境。

（b）c的內存結構是誰來構建的

是由啓動代碼來搭建的，比如啓動代碼會把c內存空間的某一部分空間構建爲“棧”，或者說以“棧”的方式來管理這片空間。

(c）不光是C程序

所有高級語言的程序在運行時，都涉及內存空間的結構佈局，不過它們的結構都是相似的

5. 庫

寫程序時，絕對不可能從零開始寫代碼，都是要依賴別人所寫的代碼的，比如別人寫的庫，所以庫也是程序非常重要的

進程環境，沒有庫的支持，我們的程序根本做不了什麼複雜的事情。

（四）進程環境