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1. 环境变量
1.1 环境变量基本概念
继续用上一篇Linux_写的代码：
当我们 ls 显示当前路径文件时，和运行自己写的代码时，比如 ./process，有没有想过：
为什么我们的代码运行要带路径，而系统的指令不用带路径？
如果我们直接输入我们的可执行程序，会显示 bash: process: command not found
我们说过，执行系统的指令实际上也是程序，系统的指令你也是可以带上路径的：
系统中是存在相关的 环境变量，保存了程序的搜索路径的！
为什么我们的代码运行要带路径，而系统的指令不用带？其本质是由环境变量 PATH引起的。
1.2 环境变量PATH
输入 env 显示所有环境变量：
这些变量每一个都有它特殊的用途，系统中搜索可执行程序的环境变量叫做 PATH。
我们可以通过 grep 去抓一下：输入 env | grep PATH
如何查看环境变量的内容？我们可以使用 echo 去显示：输入 echo $PATH
（$用来区别直接打出PATH这个字符串）
环境变量 PATH中会承载多种路径，中间用冒号 ( : ) 作为分隔符。
我们在执行某一个程序时，比如执行 ls 时，我们的系统识别到 ls 的输入时，会在上面路径中逐个搜索，只要在特定的路径下找到了 ls，就会执行特定路径下的 ls 并停止搜索。
换言之，PATH就提供了环境变量，可执行程序搜索的路径。
我们的 ls 在 usr/bin 路径下，这说明当前的 ls 在 PATH中是可以被找到的，
所以执行 ls 的时侯自然可以不带路径，所以我们自己的 process 不带路径自然就不能执行。
因为当前的 process 所在的路径并没有这里的环境变量，程序在搜索的时侯找了路径也没有找到你这个可执行程序，搜索完找不到，自然就报 "command not found" 了。
那我现在就想让我的可执行程序 process 不带路径直接执行起来，可以吗？
可以！我们先讲述一种简单粗暴的方式，直接把我们的可执行程序 cp 拷贝到系统的路径中：
转到root用户，然后输入：cp process /usr/bin/
更好的方式是将 process 所处的路径也添加到环境变量中。
pwd查看当前路径，把当前路径添加到环境变量中：export PATH=$PATH:路径
添加完成后我们的程序就能不用输入路径直接运行了：
这里只要重新登录，环境变量又变成原本的了。
1.3 环境变量HOME和SHELL
其他环境变量：
USER：当前用户名
PWD：当前所处路径
HOSTNAME：主机名
（环境变量实在多，全部讲完不太现实，所以就先讲到这）
1.4 获取环境变量（main函数参数）
环境变量是以数组的形式存储的，它的组织方式如下图：
其实main函数有三个参数：
1.4.1 main函数第三个参数
下面我们按照上面，先讲讲第三个参数：环境变量参数。
据图，看一段在Linux环境下运行的代码：
（根据图，env最后放的是空指针，退出for循环）编译运行：
这是在代码里获取环境变量的第一种方式。
根据这个图，我们还可以用environ获取环境变量，问一下man怎么用：
这是一个全局的第三方变量：
编译运行：
这是代码获取环境变量的第二种方式，但是一般不用前两种方式，用第三种：
这是一个函数接口，用来获取一种环境变量，这里获取上面讲的PATH：
编译运行：
现在我们学了这么多获取环境变量的方式，那么这个环境变量是谁设置的？main函数的第三个参数是谁传入的？
我们这里用gerenv顺便获取一个不存在的环境变量：
编译运行：
发生了段错误，因为根本没有这个环境变量。
1.4.2 设置普通变量和环境变量
命令行上直接写，变量名等于值：
你所定义的这个变量 abcdef，就是 普通变量。
用系统查看环境变量的命令 env 去查看一下这个本地变量，会发现根本找不到，
试试编译运行上面这个代码：
还是段错误，因为它不以环境变量的形式存在，不具有全局性，但是它是存在的！
如果你想让一个变量变成环境变量，你可以通过 export 导出一个在系统中可以查看的环境变量：
env可以看到，代码也不用编译再运行也能打印。
父进程只要有用父进程那也是继承的，直到头，一般是bash。
1.4.3 main函数前两个参数
前面讲了第三个参数，现在讲前两个参数，第二个参数也是指针数组，第一个应该是第二个参数指向的个数，先打印一下：
编译运行：
通过一顿乱敲，机智的童鞋已经发现什么了： 这就是Linux下命令设置的方式
所以，第二个参数的数组存放的指针指向的就是命令行参数。argc是含第一个参数的参数个数。
Linux下命令设置的方式再规范一丢丢就是这样的：
编译运行：
再加上前面把process路径设置成不用绝对路径的形式，和 ls 命令差不多了。
至此，main函数的三个参数全部讲完。（先跑步去，脑子累死......洗完澡复活复活）
2. 进程地址空间
进程地址空间可以叫作程序地址空间（不准确），也叫作内存地址空间，也叫作虚拟地址空间。
我们先基于是什么，为什么，怎么办，问三个问题：
① 什么是进程地址空间？（是什么）2.2
② 为什么要有进程地址空间？（为什么）2.3
③ 进程地址空间是如何设计的？（怎么办）2.1
2.1 验证进程地址空间的分步
进程地址空间是如何设计的？（怎么办）
之前在学习C和C++的时候，经常画过类似的空间布局图（其实就是进程地址空间的分步）：
我们先验证下：
但是真的理解它吗？物理内存中就是这样的吗？其实并不是这样的。来看一段代码（这里返回rtx2目录创建linux_9目录），
写一个新的Makefile，以前写的是这样的：
如果有很多文件要这样写：
一直有就一直要写两遍，所以就有一个符号可以这样写：
以后输入只有一个文件，我们也这样写了：（这里应该没配置过所以加上-std=c99）
验证最开始的那张内存图，写test.c：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int un_g_val;
int g_val = 100;
int main(int argc, char* argv[], char* env[])
{
printf("code addr : %p\n", main);
printf("init global addr : %p\n", &g_val);
printf("uninit global addr : %p\n", &un_g_val);
char* m1 = (char*)malloc(100);
printf("heap addr : %p\n", m1);
printf("stack addr : %p\n", &m1);
for (int i = 0; i < argc; i++)
{
printf("argv addr : %p\n", argv[i]);
}
for (int i = 0; env[i]; i++)
{
printf("env addr : %p\n", env[i]);
}
return 0;
}
编译运行：
验证成功，整体向高地址增长的，再验证一下堆像高地址增长，栈向低地址增长（
编译运行：
所以：堆像高地址增长，栈向低地址增长（堆，栈，相对而生）
我们再来理解一下 static 变量，如何理解 static 变量？
我们可以加入一个 static 变量进刚才的代码中，我们来观察观察：
int a = 77;
static int s_a = 777;
printf("%p\n",&a);
printf("%p\n",&s_a);
编译运行：
至此，成功验证进程地址空间的分步。
2.2 进程地址空间的引入
还是看一段代码：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int g_val = 100;
int main()
{
pid_t id = fork();
if (id == 0)
{
while (1)
{
printf("子进程: %d, ppid: %d, g_val: %d, &g_val: %p\n", getpid(), getppid(), g_val, &g_val);
sleep(1);
}
}
else if (id > 0)
{
while (1)
{
printf("父进程: %d, ppid: %d, g_val: %d, &g_val: %p\n", getpid(), getppid(), g_val, &g_val);
sleep(1);
}
}
else
{
printf("创建子进程失败\n");
}
return 0;
}
编译运行：
当父子进程没有人修改全局数据的时候，父子是共享该数据的。
如果此时尝试写入，比如我们让子进程有一个修改的操作。
我们让子进程执行五次之后给它改值：
编译运行：
父子进程打出来的地址是一样的，值却不一样！？
所以我们在 C/C++ 中使用的地址，绝对不是真实物理内存的地址。
如果是物理地址，上面出现的那种现象是不可能产生的！
不是物理地址，那是什么呢？就是下面进程地址空间的虚拟地址。
2.3 进程地址空间是什么
内核中的地址空间，本质也是一种数据结构，所以就要有区域的划分：
这样一来，进程地址空间就被描述了出来，也就是被划分了出来，而且可以通过修改结构体变量中的值来调整各个区域的大小。
每一个进程在启动的时侯都会让操作系统给它创建一个地址空间，该地址空间就是 进程地址空间
操作系统为了管理一个进程，给该进程维护一个 task_struct 叫做进程控制块。
虚拟地址空间是怎么和内存联系起来的？现代计算机，提出了下面的机制：
物理内存本身是可以被顺便读写的，非常的不安全，所以就有了上面虚拟地址空间的机制
所以进程地址空间是内存吗？：不是，进程地址空间不是内存。
页表在讲线程的时候才会更好讲解，这里弱化一下，虚拟地址空间和页表每个进程都有一份，所以保证了进程之间的独立性，所以就有了这样的图：
2.4 为什么要有进程地址空间
为什么要有进程地址空间，三大原因：（进程地址空间的意义）
所以为什么要有进程地址空间？：三个关键：1保护物理内存，2解耦合，3有序地保证独立性。
3. 进程创建fork
3.1 fork函数概念和用法
在linux中fork函数是非常重要的函数，它从已存在进程中创建一个新进程。新进程为子进程，而原进程为父进程。前面《零基础Linux_7(进程)冯诺依曼结构+操作系统原理+进程的概念和基本操作》中已经讲了一部分fork的内容。
fork之前父进程独立执行，fork之后，父子两个执行流分别执行。
注意，fork之后，谁先执行完全由调度器决定。
进程调用 fork，当控制转移到内核中的fork代码后，操作系统会做什么？
那么fork之后，是否只有fork之后的代码是被父子进程共享的？
我们再来重新思考一下fork之后操作系统会做什么？
所以：fork之后创建一批结构，代码以共享的方式，数据以写时拷贝的方式，两个进程保证 "独立性"，做到互不影响。在这种共享机制下子进程或父进程任何一方挂掉，不会影响另一个进程。
3.2 写时拷贝
程序被编译出来，没有被加载的时候，程序内部有地址吗？有！有没有区域？也有！
所以刚才我们代码测试，打印看到的虚拟地址值是一样的，并且内容也是一样的。在没有人写入的时候，虚拟地址到物理地址之间映射的页表是一样的，所以指向的代码和数据都是一样的。
因为进程具有独立性，比如如果此时子进程把变量改了（写入），就会导致父进程识别的问题就出现了父进程和子进程不一的情况，因为进程是具有独立性的，所以我们就要做到互不影响。我们的子进程要进行修改了，影响到父进程怎么办？当我们识别到子进程要修改时，操作系统会重新给子进程开辟一段空间，并且把 100 拷贝下来，重新给进程建立映射关系，所以子进程的页表就不再指向父进程所对应的 100 了，而直接指向新的 100。你在做修改时又把它的值从 100 改成 777时，我们就出现了 "改的时候永远改的是页表的右侧，左侧不变" 的情况，所以最后你看到了父子进程的虚拟地址一样，但是经过页表映射到了不同的物理内存，所以了你看到了一个是 100 一个是 777，父子进程的数据不同的结果。
我们在前面：零基础Linux_7(进程)冯诺依曼结构+操作系统原理+进程的概念和基本操作
就提出过一个问题，关于 fork 为什么有两个返回值的问题。
当时我们还提出了两个问题，局限于当时还没有讲到进程地址空间，所以没有办法深入讲解，
我直接穿越回去截个图：
fork 有两个返回值，pid_t id，同一个变量为什么会有两个返回值？
现在我们就可以理解了，因为当它 return 的时候，pid_t id 是属于父进程的栈空间中定义的。
fork 内部 return 会被执行两次，return 的本质就是通过寄存器将返回值写入到接收返回值的变量中。当我们的 id = fork() 时，谁先返回，谁就要发生 写时拷贝。所以，同一个变量会有不同的返回值，本质是因为大家的虚拟地址是一样的，但大家的物理地址是不一样的。
还有如何理解，父子进程让if和else if同时执行？
fork之后的代码，父子进程是共享的。
也就是说，在fork之后的代码，父子进程是共同执行的，并且父子进程使用的是同一块物理空间中的代码。但是各自的id值是不同的，所以会父子进程会进入不同的条件判断中，并且执行不同的代码。
本篇完。
下一篇：零基础Linux_10（进程）进程终止（main函数的返回值）+进程等待。
再下一篇：进程程序替换+实现简单的shell。
