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0.那么进程所需的运行环境有哪些？

所需环境有：启动代码、环境变量、c程序的内存空间布局、库等。

1. 启动代码

1.1 启动代码的作用

所有高级语言的程序，都有自己的启动代码。

C程序运行时，最开始运行的是启动代码，启动代码再去调用main函数，然后整个C程序都已运行。

总之，高级语言程序 = 启动代码 + 自己代码。

1.2 启动代码是由谁提供的

（1）启动代码一般都是由编译器提供的，一般有两种提供方式

1）源码形式

以源码形式提供时，编译器会将启动代码的源文件和自己程序的源文件一起编译。

像开发单片机这种没有OS的计算机的C程序时，启动代码一般是源码形式提供

2）二级制的.o（目标文件）形式

直接以.o形式提供时，省去了我自己对“启动代码”的编译。

如果开发的程序是运行在OS上时，那么编译器一般是以.o形式来提供启动代码

比如我们gcc a.c时，gcc就是以.o形式提供的，基于OS运行的程序的启动代码，相对而言，自然比较复杂些。

gcc时加一个-v选项，查看gcc编译链接的详细情况时，可以看到有很多.o，这些.o就是gcc提供的启动代码。

（2）gcc -v

gcc -v a.c

在编译的详细信息里面，有很多的事先就被编译好的.o文件，这些.o文件就是用来生成启动代码的

1.3 启动代码做了些什么

1.3.1 启动代码使用什么语言编写的

基本都是汇编写的。

1.3.2 启动代码大致做了些什么呢？

大致上有两件重要的事情：

· 对c程序的内存空间进行布局，得到c程序运行所需要的内存空间结构。

· 留下相应库接口

（1）对c内存空间进行布局

c等高级语言程序在运行时，函数调用需要“栈”，启动代码就需要在c内存空间上建立“栈”，

说白了就是从从c内存空间中划出一段空间，然后以“栈”的形式来进行管理。

· 思考：为什么启动代码，基本都是使用汇编来编写？

在程序的内存空间结构还没有布局起来之前，高级语言程序还无法运行，此时只能使用汇编

当利用汇编编写的启动代码将高级语言的内存空间结构建立起来后，自然就可以运行c/c++等高级语言的程序了。

（2）为库的调用预留接口

如果程序使用的是动态库的话，编译时，动态库代码并不会被直接编译到程序中，只会留下相应的接口

程序运行起来后，才会去对接库代码，为了能够对接动态库，启动代码会留下动态库的对接接口。

1.4 程序是如何运行起来的

1.4.1 裸机的情况

（1）内存和硬盘一体式

1）典型的比如51单片机，51没有单独的内存和单独硬盘，使用的是内存和硬盘功能二合一的norflash。

（a）为什么能身兼内存的功能？

因为norflash的访问速度很快，因此cpu能够直接从norflash上读取指令并执行，此时norflash就是一个内存。

（b）为什么身兼硬盘的功能？

因为norflash能够永久保存数据，设备关电后，数据依然存在

2）程序运行的过程

（2）内存和硬盘分开式

比如arm芯片

1）为什么传统的计算机，硬盘和内存都是分开的

2）内存和硬盘分开的这种情况，如果直接以裸机方式使用的话，程序是如何运行起来的

两种：
第一种：直接将下载到内存中，然后运行。
                      第二种：先下载硬盘永久保存，开机时自动从硬盘中将代码拷贝到内存上，然后运行。

（a）将程序直接下载到内存



  这种方式最大的缺点就是掉电就没了，所以这种方式只适合于平时的测试。

（b）将程序下载到硬盘

1.4.1 有OS的情况

上OS的计算机，基本都是内存和硬盘分开式的情况。

OS是怎么运行启动起来的呢？

（1）有OS时，可执行程序都是直接放在了硬盘上

（2）有OS时，程序如何运行起来

1）有OS支持时，如何启动程序呢

（a）裸机时，是怎么启动程序的呢？



（b）有OS支持时，启动程序方式有三种

· 双击快捷图标运行
· 在命令行运行
· 设置为开机自启动
2）OS是怎么实现拷贝的

对于我们自己写的裸机程序来说，我们需要自己写拷贝代码

对于OS这个裸机程序来说，由启动程序来负责代码的拷贝。

2. 进程（程序）的终止方式

2.1 正常终止

进程主动调用终止函数/返回关键字所实现的结束，就是正常终止。

· main调用return关键字结束
· 程序任何位置调用exit函数结束
· 程序任何位置调用_exit函数结束

1）main函数调用return关键字

return关键字的作用是返回上一级函数，如果main函数的子函数调用return的话，返回的上一级是main函数。
如果main函数调用return的话，main函数所返回的上一级是启动代码。

（a）显式调用

· 返回值的意义

疑问：如果return时我不写返回值会怎样呢？

（b）隐式调用

就是不明写出return，当main函数中的最后一句代码执行完毕后，会默认的调用return返回

不过隐式return时，默认返回0。

2）在程序的任意位置调用exit函数

其实，main函数调用return返回到启动代码后，启动代码也是调用exit函数来实现正常终止的。
#include <stdlib.h>

void exit(int status);
这个参数就是返回值（进程终止状态）。

main函数调用return将返回值返回给启动代码后，启动代码又会调用exit(返回值)，将返回值返回。

3）在程序的任意位置调用_exit函数

_exit是一个系统函数（系统API），而exit是c库函数，exit就是调用_exit来实现的。

4）return、exit和_exit的返回值问题

return、exit和_exit的返回值，也被称为进程终止状态。

（a）裸机时：

（b）有OS时:

return、exit、_exit，使用哪种来返回都行。

2.2、异常终止

进程不是因为return、exit和_exit函数而终止的，而是被强行发送了一个信号给无条件终止了，这就是异常终止。

2.3 atexit函数

函数原型

#include <stdlib.h>

int atexit(void (*function)(void));
登记“进程终止处理函数”有什么意义？

2.4 有OS时，进程从启动到正常终止的全过程

2.4.1 图示

2.4.2 为什么调用exit、return正常终止时，会刷新标准io的缓存

有关标准IO的库缓存的缓冲有三种，无缓冲、行缓冲、全缓冲

（1）回顾行缓冲

标准输出（printf）的库缓存就是行缓冲的，在缓存中积压数据，直到以下情况时，才会刷新输出，否则一直挤压】

（2）为什么调用exit正常终止时，会刷新标准io的缓存呢？

因为exit会调用fclose关闭所有的标准io，关闭时会自动调用fflush来刷新数据。

这里要注意：如果进程时异常终止的话，是不会刷新缓存区的，因为异常退出时，跟exit函数半毛钱关系都没有。

2.5 命令行参数

第一个参数永远都是程序名

将命令行参数传递给main函数形参的过程

3. 环境变量表

3.1 windows的环境变量

3.1.1 为什么在命令行执行我自己的程序，需要指明路径

在windows下，如果你不加路径的话，会道默认到当前路径下找程序，没有的话就找不到你的程序。

3.1.2 能不能不加路径，我随便在什么目录下都可执行我的程序呢？

当然可以，只要把程序所在路径，加入windows的path环境变量即可。

3.1.3 为什么设置了path环境变量后，可以不加路径就能执行程序

（1）path这个环境变量的作用

专门记录各种可执行程序所在路径。

（2）path记录后

（3）path的意义

一般来说，我们自己的安装的程序，都没有设置环境变量

3.1.4 再来看看windows的环境变量

3.2 环境变量表

（1）什么是环境变量表

用于存“放环境变量”的表，就是环境变量表。

什么是环境变量呢？

答：其实就是进程在运行时，会用到的一些字符串信息，环境表就好比是工具箱，

里面放了各种进程运行时需要用到的“工具”，比如各种的路径。

（2）环境变量文件

（3）每个进程的环境变量表

每一个进程都在自己的内存空间（堆空间）保存了一份自己的环境变量表。

每个进程空间中的环境变量表又是怎么来的？

显然从环境变量文件中得来的。

（4）如果某环境变量的数据有很多条，在环境变量表中，多条数据之间怎么区分

在windows这边使用;分隔，Linux这边则使用:分隔。

（5）为什么只有重新打开“命令行窗口”后，新设置的“环境变量”才生效？

3.3 Linux的环境变量

修改Linux的环境变量表

（1）永久修改

1）图形方式操作

2）直接修改“环境变量文件”

（2）临时修改

· 什么是临时修改？

就是只修改当前进程自己的“环境变量表”，其它不相关进程“环境变量表”及“环境变量文件”中数据，不会发生任何变化，

· 如何实现临时修改

1）如何使用命令来修改“命令行窗口进程”的环境变量表

（a）查看所有环境变量

（b）显示单个的环境变量

（c）添加一个新的环境变量

（d）修改已有环境变量

（d）删除

2）通过API修改环境变量

对于我们自己所写的程序来说，我们可以调用API来修改自己所写程序的“环境变量表”。

（a）获取环境表中的所有环境变量

1 environ全局变量: char **environ;

- environ与main函数的argv一样，指向的都是一个字符串指针数组。

argv：与命令行参数有关
environ：与环境变量表有关

2 main函数的第三个参数: char **environ

（b）调用API：实现环境变量的添加、修改等

· putenv、setenv：添加和修改环境变量

#include <stdlib.h>

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

· unsetenv：删除环境变量
#include <stdlib.h>

int unsetenv(const char *name);
·getenv：获取环境变量

（c）疑问：我自己所写程序的环境表是怎么来的

我命令行窗口执行./a.out，那么a.out进程就属于“命令行窗口进程”的子进程，子进程的环境表是从父进程复制得到的

当有OS支持时，基本所有的进程都是由父进程“生”出来的:

疑问1：最原始的进程从哪来的

答：OS启动完毕后演变得到的。

4. c程序内存空间布局

1）什么是c程序的内存空间

c程序运行时，是运行在内存上的，也就是说需要在内存上开辟出一块空间给c程序，然后将C代码从硬盘拷贝到内存空间上运行，至于说是不是将代码全部会被拷贝到内存上，这就不一定的了

2）c程序的内存空间结构

（a）有结构的要求吗？

有，这段空间必须布局为c程序运行所需的空间结构，c程序才能运行

如果空间没有布局好，进程将无法运行，因此程序的内存空间布局是非常重要的进程环境。

（b）c的内存结构是谁来构建的

是由启动代码来搭建的，比如启动代码会把c内存空间的某一部分空间构建为“栈”，或者说以“栈”的方式来管理这片空间。

(c）不光是C程序

所有高级语言的程序在运行时，都涉及内存空间的结构布局，不过它们的结构都是相似的

5. 库

写程序时，绝对不可能从零开始写代码，都是要依赖别人所写的代码的，比如别人写的库，所以库也是程序非常重要的

进程环境，没有库的支持，我们的程序根本做不了什么复杂的事情。

（四）进程环境