【进程（1）】—— 环境变量

每个进程在内核中都有一个进程控制块（PCB）来维护进程相关的信息，Linux内核的进程控制块是task_struct结构体。

1.进程id。系统中每个进程有唯一的id，在C语言中用pid_t类型表示，其实就是一个非负整数。
2.进程的状态，有运行、挂起、停止、僵尸等状态。
3.进程切换时需要保存和恢复的一些CPU寄存器。
4.描述虚拟地址空间的信息。
5.描述控制终端的信息。
6.当前工作目录（Current Working Directory）。
7.umask掩码。
8.文件描述符表，包含很多指向file结构体的指针。
9.和信号相关的信息。
10.用户id和组id。
11.控制终端、Session和进程组。

12.进程可以使用的资源上限（Resource Limit）。

fork

fork的作用是根据一个现有的进程复制出一个新进程，原来的进程称为父进程（Parent Process），新进程称为子进程（Child Process）。系统中同时运行着很多进程，这些进程都是从最初只有一个进程开始一个一个复制出来的。在Shell下输入命令可以运行一个程序，是因为Shell进程在读取用户输入的命令之后会调用fork复制出一个新的Shell进程，然后新的Shell进程调用exec执行新的程序。

我们知道一个程序可以多次加载到内存，成为同时运行的多个进程，例如可以同时开多个终端窗口运行/bin/bash，另一方面，一个进程在调用exec前后也可以分别执行两个不同的程序，例如在Shell提示符下输入命令ls，首先fork创建子进程，这时子进程仍在执行/bin/bash程序，然后子进程调用exec执行新的程序/bin/ls，如下图所示:

fork/exec

环境变量

exec系统调用执行新程序时会把命令行参数和环境变量表传递给main函数，它们在整个进程地址空间中的位置如下图所示。

和命令行参数argv类似，环境变量表也是一组字符串，如下图所示。

libc中定义的全局变量environ指向环境变量表environ没有包含在任何头文件中所以在使用时要用extern声明。

例如： 打印环境变量

#include <stdio.h>int main (void)
{extern char **environ;int i;for (i=0; environ[i]!=NULL;i++)printf("%s\n",environ[i]);return 0; }

执行结果为:

[zhangsan@localhost TestC]$ ./a.out 
HOSTNAME=localhost.localdomain
SELINUX_ROLE_REQUESTED=
SHELL=/bin/bash
TERM=xterm
HISTSIZE=1000
SSH_CLIENT=192.168.10.1 50799 22
SELINUX_USE_CURRENT_RANGE=
SSH_TTY=/dev/pts/0
USER=zhangsan
LS_COLORS=rs=0:di=01;34:ln=01;36:mh=00:pi=40;33:so=01;35:do=01;35:bd=40;33;01:cd=40;33;01:or=40;31;01:mi=01;05;37;41:su=37;41:sg=30;43:ca=30;41:tw=30;42:ow=34;42:st=37;44:ex=01;32:*.tar=01;31:*.tgz=01;31:*.arj=01;31:*.taz=01;31:*.lzh=01;31:*.lzma=01;31:*.tlz=01;31:*.txz=01;31:*.zip=01;31:*.z=01;31:*.Z=01;31:*.dz=01;31:*.gz=01;31:*.lz=01;31:*.xz=01;31:*.bz2=01;31:*.tbz=01;31:*.tbz2=01;31:*.bz=01;31:*.tz=01;31:*.deb=01;31:*.rpm=01;31:*.jar=01;31:*.rar=01;31:*.ace=01;31:*.zoo=01;31:*.cpio=01;31:*.7z=01;31:*.rz=01;31:*.jpg=01;35:*.jpeg=01;35:*.gif=01;35:*.bmp=01;35:*.pbm=01;35:*.pgm=01;35:*.ppm=01;35:*.tga=01;35:*.xbm=01;35:*.xpm=01;35:*.tif=01;35:*.tiff=01;35:*.png=01;35:*.svg=01;35:*.svgz=01;35:*.mng=01;35:*.pcx=01;35:*.mov=01;35:*.mpg=01;35:*.mpeg=01;35:*.m2v=01;35:*.mkv=01;35:*.ogm=01;35:*.mp4=01;35:*.m4v=01;35:*.mp4v=01;35:*.vob=01;35:*.qt=01;35:*.nuv=01;35:*.wmv=01;35:*.asf=01;35:*.rm=01;35:*.rmvb=01;35:*.flc=01;35:*.avi=01;35:*.fli=01;35:*.flv=01;35:*.gl=01;35:*.dl=01;35:*.xcf=01;35:*.xwd=01;35:*.yuv=01;35:*.cgm=01;35:*.emf=01;35:*.axv=01;35:*.anx=01;35:*.ogv=01;35:*.ogx=01;35:*.aac=01;36:*.au=01;36:*.flac=01;36:*.mid=01;36:*.midi=01;36:*.mka=01;36:*.mp3=01;36:*.mpc=01;36:*.ogg=01;36:*.ra=01;36:*.wav=01;36:*.axa=01;36:*.oga=01;36:*.spx=01;36:*.xspf=01;36:
PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin:/bin
MAIL=/var/spool/mail/root
PWD=/home/zhangsan/TestC
LANG=en_US.UTF-8
SELINUX_LEVEL_REQUESTED=
HISTCONTROL=ignoredups
SSH_ASKPASS=/usr/libexec/openssh/gnome-ssh-askpass
HOME=/home/zhangsan
SHLVL=2
LOGNAME=zhangsan
SSH_CONNECTION=192.168.10.1 50799 192.168.10.129 22
LESSOPEN=||/usr/bin/lesspipe.sh %s
G_BROKEN_FILENAMES=1
OLDPWD=/home/zhangsan
_=./a.out

由于父进程在调用fork创建子进程时会把自己的环境变量表也复制给子进程，所以a.out打印的环境变量和Shell进程的环境变量是相同的。按照惯例，环境变量字符串都是name=value这样的形式，大多数name由大写字母加下划线组成，一般把name的部分叫做环境变量，value的部分则是环境变量的值。环境变量定义了进程的运行环境，一些比较重要的环境变量的含义如下：

PATH

可执行文件的搜索路径。ls命令也是一个程序，执行它不需要提供完整的路径名/bin/ls，然而通常我们执行当前目录下的程序a.out却需要提供完整的路径名./a.out，这是因为PATH环境变量的值里面包含了ls命令所在的目录/bin，却不包含a.out所在的目录。PATH环境变量的值可以包含多个目录，用:号隔开。在Shell中用echo命令可以查看这个环境变量的值：

[zhangsan@localhost TestC]$ echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin:/bin

SHELL

当前Shell，它的值通常是/bin/bash。

TERM

当前终端类型，在图形界面终端下它的值通常是xterm，终端类型决定了一些程序的输出显示方式，比如图形界面终端可以显示汉字，而字符终端一般不行。

LANG

语言和locale，决定了字符编码以及时间、货币等信息的显示格式。

HOME

当前用户主目录的路径，很多程序需要在主目录下保存配置文件，使得每个用户在运行该程序时都有自己的一套配置。用environ指针可以查看所有环境变量字符串，但是不够方便，如果给出name要在环境变量表中查找它对应的value，可以用getenv函数。

#include <stdlib.h>
char *getenv(const char *name);

getenv的返回值是指向value的指针，若未找到则为NULL。

修改环境变量可以用以下函数

#include <stdlib.h>
int setenv(const char *name, const char *value, int rewrite);
void unsetenv(const char *name);

putenv和setenv函数若成功则返回为0，若出错则返回非0。setenv将环境变量name的值设置为value。如果已存在环境变量name，那么若rewrite非0，则覆盖原来的定义；若rewrite为0，则不覆盖原来的定义，也不返回错误。unsetenv删除name的定义。即使name没有定义也不返回错误。

例：修改环境变量

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>int main (void){printf("PATH=%s\n",getenv("PATH"));setenv("PATH","hello",1);printf("PATH=%s\n",getenv("PATH"));return 0;
}

结果：

[zhangsan@localhost TestC]$ ./a.out 
PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin:/bin
PATH=hello

[zhangsan@localhost TestC]$ echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin:/sbin:/usr/bin:/usr/sbin:/bin

可以看出，Shell进程的环境变量PATH传给了a.out，然后a.out修改了PATH的值，在a.out中能打印出修改后的值，但在Shell进程中PATH的值没变。父进程在创建子进程时会复制一份环境变量给子进程，但此后二者的环境变量互不影响。