Linux当中的进程

进程和程序

程序包含的信息
1. 二进制格式标识，现在大多是UNIX实现采用deELF格式
2. 机器语言指令
3. 程序入口地址（一般包含输入参数和环境变量）
4. 数据：程序文件包含的变量初始值和程序使用的字面常量
5. 符号表以及重定位表
6. 共享库和动态链接信息
7. 其他信息
从内核角度看，进程由用户内存空间和一系列内核数据结构组成，其中用户内存空间包含了程序代码以及代码所使用的变量，而内核数据结构则适用于维护进程状态信息。记录在内核数据结构中的信息包括许多与进程相关的标识号（ids）， 虚拟内存表、打开文件描述符表、信号传递以及处理的有关信息、进程中源使用以及限制、当前工作目录和其他信息

#include <unistd.h>
pid_t getpid(void);
/*always successfully returns process ID of caller*/
pid_t getppid(void);
/*always successfully returns process ID of parent of caller*/

进程内存布局

每个进程所分配的内存由很多部分组成，通常称之为段（segment）
1. 文本段包含进程运行的机器语言指令，只读，可共享
2. 初始化数据段包含显式初始化的全局变量和静态变量。
3. 未初始化数据段（BSS段），包含了未进行显式初始化的全局变量和静态变量。程序启动之前，系统将本段内所有内存初始化为0
4. 栈，是一个动态增长和收缩的段，由栈帧组成
5. 堆，是可在运行时动态进行内存分配的一块区域

虚拟内存空间

空间局部性（spatial locality）：程序倾向于访问在最近访问过的内存地址附近的内存
时间局部性（Temporal locality）：程序倾向于在不久的将来再次访问最近刚刚访问过的内存地址

正是由于上述两种特性，使得程序即便仅有部分地址空间位于RAM当中，依然可能得以执行
程序当中在内存中驻留的页叫驻留集（resident set），未使用的页拷贝保存在交换区（swap area）——磁盘中的保留区域，作为计算机RAM的补充
在进程虚拟地址空间中，并非所有的地址范围都需要页表条目
由于内核能够为进程分配和释放页（和页表条目），所以进程的有效虚拟地址范围在其声明周期中可以发生变化。可能场景如下：
1. 栈向下增长时超出之前曾达到的位置
2. 堆中分配或释放内存时，通过调用brk(), sbrk(), malloc()...来提升program break的位置
3. 共享内存时（shmat(), shmdt(), mmap(), munmap()）

每个（用户）栈帧包括如下信息：
1. 函数实参和局部变量
2. 调用的链接信息，每当一个函数调用另一个函数时，会在被调用函数的栈帧中保存一些寄存器的副本，以便返回时恢复

环境列表

在c语言程序中，可以使用全局变量char **environ访问环境列表（C运行时启动代码定义了该变量并以环境列表位置为其赋值），environ和argv参数非常类似

#include <stdlib.h>
char *getenv(const char *name);
/*returns pointer to (value) string, or NULL if no such variable*/
int putenv(char *string);
/*returns 0 on success, or nonzero on error*/

string指向name=value形式的字符串，调用之后，该字符串就称为环境变量的一部分，换言之，environ变量中某一元素的指向与string参数的指向位置相同，而非string参数所指向字符串的赋值副本

#include <stdlib.h>
int setenv(const char *name, const char *value, int overwrite);
/*returns 0 on success, or -1 on error*/
int unsetenv(const char *name);
/*returns 0 on success, or -1 on error*/

setenv()函数为形如name=value的字符串分配一块内存缓冲区，并将name和value所指向的字符串复制到次缓冲区，overwrite为0或者非0表示当name存在时，是否覆盖

#define _BSD_SOURCE /*or: #define _SVID_SOURCE*/
#include <stdlib.h>
int clearenv(void);
/*returns 0 on success, or a nonzero on error*/

该函数只是将指针environ置位NULL，所以它和setenv一起使用有可能会导致内存泄漏

非局部跳转

#include <setjmp.h>
int setjmp(jmp_buf, env);
/*returns 0 on initial call, nonzero on return via longjmp()*/
void longjmp(jmp_buf env, int val);

很像try...catch...的底层实现