Unix环境高级编程(五)进程环境

　　本章主要介绍了Unix进程环境，包含main函数是如何被调用的，命令行参数如何传递，存储方式布局，分配存储空间，环境变量，进程终止方法，全局跳转longjmp和setjmp函数及进程的资源限制。

　　main函数的原型为int main(int argc,char *argv[]);其中argc是命令行参数的数目，argv是指向参数的各个指针构成的数组。当内核执行C程序时，使用一个exec函数，在调用main函数前线调用一个特殊的启动例程，从内核获取命令行参数和环境变量。

　　进程终止分为正常终止和异常终止。正常终止包括：（1）从main返回，（2）调用exit()；（3）调用_exit或者_Exit()；（4）最后启动一个线程从其启动例程返回；（5）最后一个线程调用pthread_exit。异常终止包括：（1）调用abort()；（2）接收到一个信号并终止；（3）最后一个线程对取消请求做出响应。

1、exit函数系列：_exit和_Exit函数立即进入内核，而exit函数则执行清理处理（如关闭标准I/O流，执行各终止处理程序）。在main函数执行return (0)与exit(0)是等价的。

#include <unistd.h>
void _exit(int status);
#include <stdlib.h>
void exit(int status);
void _Exit(int status);

2、atexit函数，用来登记终止处理程序，一个进程可以登记多达32个函数，这些函数将有exit自动调用，调用顺序与登记顺序相反，同一个函数可以登记多次，则也会被调用多次。函数原型如下：

#include <stdlib.h>
int atexit(void (*function)(void));  //成功返回0，否则返回非0值

一个C程序启动和终止的过程如下图所示：

内核使程序执行的唯一方法是调用一个exec函数，终止的唯一方法是显式或者隐式地通过exit函数调用_exit()或_Exit()，也可以非自愿的由一个信号使其终止。

写个程序进程练习，程序如下：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3
 4 void exit_func1();
 5 void exit_func2();
 6
 7 int main()
 8 {
 9     //登记终止处理函数
10     atexit(exit_func2);
11     atexit(exit_func1);
12     atexit(exit_func2);
13     printf("Test exit and atexit.\n");
14     exit(0);
15 }
16
17 void exit_func1()
18 {
19     printf("exit_func1() is called.\n");
20 }
21 void exit_func2()
22 {
23     printf("exit_func2() is called.\n");
24 }

程序执行结果如下：

　　命令行参数，当执行一个程序时，调用exec的进程可将命令行参数传递给该新程序，进程间通信数据传输进程用到。写个程序输出其命令行参数，程序如下：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3
 4 int main(int argc,char *argv[])
 5 {
 6     int i;
 7     for(i=0;i<argc;++i)
 8         printf("argv[%d]: %s\n",i,argv[i]);
 9     exit(0);
10 }

测试结果如下：

C程序的存储空间布局：

存储器分配函数：

#include <stdlib.h>
void *malloc(size_t size);
void *calloc(size_t nmemb,size_t size);
void *realloc(void *ptr, size_t size); //更改以前分配区的长度

void free(void *ptr);

写个程序练习函数的使用：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <string.h>
 4
 5 int main()
 6 {
 7     int n;
 8     int *pData;
 9     printf("Enter the number: ");
10     scanf("%d",&n);
11     pData = (int*)malloc(sizeof(int)*n);
12     memset(pData,0,sizeof(int)*n);
13     printf("pData address is :%p\n",pData);
14     free(pData);
15     pData = (int*)calloc(n,sizeof(int));
16     printf("pData address is :%p\n",pData);
17     pData=realloc(pData,sizeof(int)*(n+10));
18     printf("pData address is :%p\n",pData);
19     free(pData);
20     exit(0);
21 }

环境变量：形式为name=value，环境变量可以在用进程进程间通信，exec函数可以通过环境变量进程传参数，例如在CGI程序中用到HTTP协议get和post方法对应的环境变量。环境变量可用于所有的子进程，这包括编辑器、脚本和应用。环境变量操作函数如下：

#include <stdlib.h>
char *getenv(const char *name); //指向与name关联的value的指针
int putenv(char *string);  //取形式为name=value的字符串，将其放到环境表中
int setenv(const char *name, const char *value, int overwrite); //将name设置为value
int unsetenv(const char *name);  //删除name的定义

int clearenv(void); //删除环境表中所有项

写个程序进行环境变量的读取设置及删除。程序如下：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <string.h>
 4
 5 int main()
 6 {
 7     char *name;
 8     char *value;
 9     char *str = "LENGTH=10";
10     char *pvalue;
11     name = "QUERY";
12     value = "Hello,world";
13     //设置环境变量，1表示若那么存在，则先先删除
14     setenv(name,value,1);
15     //用字符串设置环境变量
16     putenv(str);
17     //取环境变量的值
18     pvalue = getenv(name);
19     printf("%s=%s\n",name,pvalue);
20     pvalue = getenv("LENGTH");
21     printf("LENGTH=%s\n",pvalue);
22     unsetenv("LENGTH");
23     //取系统HOME环境变量的值
24     pvalue = getenv("HOME");
25     printf("HOME=%s\N",pvalue);
26     exit(0);
27 }

程序执行结果如下：

全局跳转函数setjmp和longjmp：解决跨越函数跳跃，处理发生在深层次嵌套函数调用中出错情况非常有用。全局或者静态变量的值在执行longjmp是保持不变。函数原型如下：

int clearenv(void);
#include <setjmp.h>
int setjmp(jmp_buf env);　　//返回值为0为直接调用，从longjmp调用返回非0值
int sigsetjmp(sigjmp_buf env, int savesigs);

　　一般用法是：设置一个全局的jmp_buf变量，在主进程中调用setjmp()设置跳转变量，如果后面的函数出现错误，调用longjmp设置一个值，说明函数调用出错。写个程序来表达用法，程序如下：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include <stdlib.h>
 3 #include <string.h>
 4 #include <setjmp.h>
 5
 6 void func1();
 7 void func2();
 8 void func3();
 9 //定义一个全局的跳转变量
10 jmp_buf jmpbuffer;
11
12 int main()
13 {
14     int ret;
15     //获取返回值，0为直接调用
16     ret=setjmp(jmpbuffer);
17     switch(ret)
18     {
19     case 1:
20         printf("func1 is error.\n");
21         exit(-1);
22     case 2:
23         printf("func2 is error.\n");
24         exit(-1);
25     case 3:
26         printf("func3 is error.\n");
27         exit(-1);
28     }
29     func1();
30     exit(0);
31 }
32 void func1()
33 {
34     //longjmp(jmpbuffer,1);
35     func2();
36 }
37 void func2()
38 {
39     //longjmp(jmpbuffer,2);
40     func3();
41 }
42 void func3()
43 {
44     //设置跳转
45     longjmp(jmpbuffer,3);
46 }

程序执行结果如下：

进程资源限制函数：getrlimit和setrlimit，资源结果和函数原型如下：

struct rlimit {
    rlim_t rlim_cur;  /* Soft limit */
    rlim_t rlim_max;  /* Hard limit (ceiling for rlim_cur) */
};

#include <sys/resource.h>
int getrlimit(int resource, struct rlimit *rlim);
int setrlimit(int resource, const struct rlimit *rlim);

关于进程资源限制目前还不知道有何用，以后再来补充。