Linux环境变量和进程地址空间介绍

技术难度：中等

一、环境变量介绍

1.1 环境变量的含义

环境变量是一些在操作系统中定义的变量。它们被用来为当前用户或系统的其他进程提供一些信息。在Linux系统中，环境变量通常被用来为系统的各种服务和程序提供必要的配置信息。

1.2 Linux系统中的环境变量

在Linux系统中，环境变量可以使用 shell 来进行设置。常见的shell程序包括Bash、Zsh、Ksh等。下面是一些常用的环境变量：

• PATH: 系统查找可执行文件的路径。
• HOME: 当前用户的家目录。
• USER: 当前登录用户的用户名。
• TERM: 当前终端的类型。
• SHELL: 当前用户使用的 shell 程序路径。

1.3 设置环境变量的方式

• 使用 export 命令设置环境变量。例如：export MY_VAR=hello
• 修改 shell 的配置文件来设置环境变量。例如：在 ~/.bashrc 文件中添加 export MY_VAR=hello

二、进程地址空间介绍

2.1 进程地址空间的定义

进程地址空间是指在一段时间内，一个进程所能使用的内存地址的范围。在Linux系统中，每个进程都独立拥有自己的进程地址空间。进程地址空间通常包含以下几个部分：

• 代码段：存放程序的可执行代码。
• 数据段：存放程序的全局变量和静态变量。
• 堆：动态分配的内存段。
• 栈：存放函数调用时的临时数据。

2.2 进程地址空间的分配

每个进程地址空间的分配通常是由系统进行管理的。在 Linux 系统中，进程地址空间是通过 mmap 系统调用来实现的。在程序运行时，操作系统会根据程序需要分配一定的内存空间给它，包括代码段、数据段、堆和栈。

示例一：通过C程序获取进程地址空间信息

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

#define KBYTE 1024

int main() {
    void * code_seg_addr = main;
    void * heap_addr = malloc(4 * KBYTE);
    void * stack_addr = &stack_addr;
    void * data_seg_addr = (void *) &data_seg_addr;

    printf("code segment: %p\n", code_seg_addr);
    printf("data segment: %p\n", data_seg_addr);
    printf("heap address: %p\n", heap_addr);
    printf("stack address: %p\n", stack_addr);

    return 0;
}

在上面的示例中，我们定义了一个 C 程序，并使用了4个变量来获取当前进程的代码段、数据段、堆、栈的地址。运行这个程序，可以得到如下结果：

code segment: 0x4004c5
data segment: 0x601040
heap address: 0x1f2d010
stack address: 0x7fff387c8528

示例二：通过/proc文件系统获取进程地址空间信息

在Linux系统中，每个进程的地址空间信息都可以通过/proc文件系统来获取。我们只需要知道目标进程的PID，就可以通过/proc/PID/maps文件来获取该进程的内存映射信息。

$ cat /proc/1/maps # 查看PID为1的进程地址映射信息
560cbeee8000-560cbeeeb000 r--p 00000000 fd:00 368399                     /usr/lib/systemd/systemd
560cbeeeb000-560cbeeeb800 rw-p 00003000 fd:00 368399                     /usr/lib/systemd/systemd
560cbeee8000-560cbeee9000 rw-p 00000000 00:00 0 
560cbfbf5000-560cbfbf7000 r--p 00000000 fd:00 382660                     /usr/lib/locale/en_US.utf8/LC_IDENTIFICATION
...

以上是对“Linux环境变量和进程地址空间”的介绍，希望本篇攻略对你学习Linux系统编程有所帮助。