Linux环境变量与进程虚拟地址空间

环境变量与地址虚拟空间

1.概念

环境变量是指操作系统中用来指定操作系统运行的一些参数，换句话说，操作系统通过环境变量来找到运行时的一些资源
例如：链接时帮助连接器找到动态库，执行ls命令时帮助用户找到位置。

2.常见的环境变量与查看当前环境变量方法

• PATH：指定可执行程序的搜索路径，程序员执行的命令之所以能找到，它功不可没
• HOME：登录到LInux操作系统的用户家目录
• SHELL：当前的命令行解释器，默认是“/bin/bash”

查看方法：

echo $[环境变量名称]
env:查看所有的环境变量
unset：清除环境变量
set:显示本地定义的shell变量与环境变量

3.环境变量对应的文件

• 系统级文件：针对各个用户都起作用（仅root用户修改），强烈不建议修改，影响其他用户（/etc/bashrc）；
• 用户级环境变量文件：只对自己的环境变量做出修改（~/.brshrc ， ~/.bash_profile ， ~/.bash_profile 包含 ~/.bashrc包含 ~/.etc/bashrc）

4.修改环境变量

命令行中修改：

新增：export 环境变量名称=[新添加的环境变量内容]
例如：

修改：export 环境变量名称=[$环境变量名称] [新添加的环境变量内容]（echo $path：打印变量的内容）

注意：

• 如果修改老的环境变量，必须加[$环境变量名称]，否则之前的环境变量就找不到了
  例如：
• 在当前命令中添加的环境变量，生命周期跟随当前终端，当前终端如果退出了，环境变量就没有了，即临时有效

文件中修改：

修改完毕后不会立即生效，需要配合source [环境变量名称] 才可以永久生效
新增:在文件末尾直接添加: export环境变量名称=[新添加的环境变量的内容]
如果修改老的:在老的后面添加“:[新添加的环境变量的内容]”

5.环境变量的组织方式

环境变量是以字符指针数组的方式进行组织的，最后的元素以NULL结尾（即程序读取环境变量到NULL就结束）
如图：

6.代码获取环境变量

1.main函数的参数：

 main(int argc,char* argv[],char* env[])

例如在LINUX下运行如下程序

#include 
int main(int argc, char *argv[], char *env[])
{
 	int i = 0;
 	for(; env[i]; i++){
 	printf("%s\n", env[i]);
 }
 	return 0;
}

得到结果

2.通过第三方变量environ获取

#include 
int main(int argc, char *argv[])
{
 	extern char **environ;
 	int i = 0;
 	for(; environ[i]; i++){
 	printf("%s\n", environ[i]);
 }
 	return 0;
}

3.通过getenv

#include 
#include 
int main()
{
 	printf("%s\n", getenv("PATH"));
 	return 0;
}

7.C语言中的程序地址空间图

8.虚拟地址

通过两段代码比较得出结论：

#include 
#include 
#include 
int g_val = 0;
int main()
{
 	pid_t id = fork();
	if(id < 0){
 	perror("fork");
 	return 0;
 }
 	else if(id == 0){ //child
 		printf("child[%d]: %d : %p\n", getpid(), g_val, &g_val);
 }else{ //parent
 		printf("parent[%d]: %d : %p\n", getpid(), g_val, &g_val);
 }
 	sleep(1);
 	return 0;
}

#include 
#include 
#include 
int g_val = 0;
int main()
{
 	pid_t id = fork();
 	if(id < 0){
 	perror("fork");
 	return 0;
 }
 	else if(id == 0){ //child,子进程肯定先跑完，也就是子进程先修改，完成之后，父进程再读取
 		g_val=100;
 		printf("child[%d]: %d : %p\n", getpid(), g_val, &g_val);
 }else{ //parent
 	sleep(3);
 	printf("parent[%d]: %d : %p\n", getpid(), g_val, &g_val);
 }
 	sleep(1);
	return 0;
}

我们发现，父子进程，输出地址是一致的，但是变量内容不一样！能得出如下结论：

• 变量内容不一样,所以父子进程输出的变量绝对不是同一个变量
• 但地址值是一样的，说明，该地址绝对不是物理地址！
• 在Linux地址下，这种地址叫做 虚拟地址
• 我们在用C/C++语言所看到的地址，全部都是虚拟地址！物理地址，用户一概看不到，由OS统一管理
• OS必须负责将虚拟地址转化为物理地址

9虚拟地址空间

10.页表

• 映射关系：虚拟地址空间分成一页一页，物理内存分成一块一块，使用页表将页和块映射起来
• fork创建子进程的时候，每个进程都有自己的页表，子进程最初的页表映射的内容就是来自于父进程，后面子进程在运行的时候，可能就会有不同的映射关系写道自己的页表中
• 通过虚拟地址+页表的方式找到具体的物理地址：
  虚拟地址=页号+页内偏移
  页号=虚拟地址/页的大小
  页内偏移=虚拟地址%页的大小
• 内存分配时采用离散分配的方式，不采用连续分配的方式防止内存碎片