进程概念详解：命令行参数、环境变量与地址空间

运行后你会看到大量的键值对，如 PATH, HOME, USER 等。其中 PATH 决定了系统在哪里查找可执行命令。

PATH 的作用域

修改 PATH 可以临时改变当前 Shell 的搜索路径，但不会影响其他进程或持久化。

gsm@VM-4-3-centos lesson13$ echo $PATH
/usr/local/bin:/usr/bin:/usr/local/sbin:/usr/sbin:/home/gsm/.local/bin:/home/gsm/bin

gsm@VM-4-3-centos lesson13$ PATH=/home/gsm/linux/112/lesson13

gsm@VM-4-3-centos lesson13$ code
# 如果 code 在当前目录且 PATH 已包含该目录，则能直接运行

若想让修改永久生效，需要写入 .bash_profile 或 .bashrc 并使用 export 关键字。

gsm@VM-4-3-centos ~$ vim .bash_profile
# ... 添加 export PATH=$PATH:/home/gsm/linux/112/lesson13 ...
gsm@VM-4-3-centos ~$ source .bash_profile

区分用户身份

环境变量中的 USER 字段常用于判断当前操作者。例如，限制脚本仅允许特定用户运行。

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

int main() {
    const char* who = getenv("USER");
    if (strcmp(who, "gsm") == 0) {
        printf("执行程序的正常命令！\n");
        return 0;
    } else {
        printf("无权访问！\n");
        return 1;
    }
}

此外，OLDPWD 记录了上一次所在的目录，配合 cd - 命令使用非常方便。

5. 程序地址空间

每个进程都有独立的虚拟内存空间，通常分为代码段、数据段、BSS 段、堆和栈。

父子进程的内存独立性

通过 fork() 创建子进程后，虽然初始内存布局相同，但父子进程拥有独立的地址空间。修改子进程的全局变量不会影响父进程。

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

int gval = 100;

int main() {
    printf("我是父进程，pid: %d, ppid: %d, gval: %d, &gval: %p\n", getpid(), getppid(), gval, &gval);
    pid_t id = fork();
    if (id == 0) {
        // 子进程
        while (1) {
            printf("我是子进程，pid: %d, gval: %d, &gval: %p\n", getpid(), gval, &gval);
            gval++;
            sleep(1);
        }
    } else {
        // 父进程
        while (1) {
            printf("我是父进程，pid: %d, gval: %d, &gval: %p\n", getpid(), gval, &gval);
            sleep(1);
        }
    }
    return 0;
}

运行结果会显示，尽管 &gval 的地址可能相同（虚拟地址），但实际物理内存已被隔离，子进程自增 gval 时，父进程的 gval 保持不变。

内存布局分析

我们可以通过打印不同变量的地址来直观感受内存分布：

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

int unval;      // BSS 段
int gval = 100; // 数据段

int main() {
    printf("code addr: %p\n", main);           // 代码段
    printf("gval addr: %p\n", &gval);          // 数据段
    printf("unval addr: %p\n", &unval);        // BSS 段
    
    int* mem = (int*)malloc(10 * sizeof(int)); // 堆
    printf("heap addr: %p\n", mem);
    
    int a, b, c;                               // 栈
    printf("stack addr: %p\n", &a);
    printf("stack addr: %p\n", &b);
    printf("stack addr: %p\n", &c);
    return 0;
}

典型输出如下：

code addr: 0x40057d       # 低地址
...                       # 数据段/BSS
heap addr: 0x890010       # 堆
stack addr: 0x7ffc8e34df54 # 高地址

结合 readelf 工具查看 ELF 文件结构，可以更清晰地看到各段在二进制文件中的位置。

gsm@VM-4-3-centos lesson14$ readelf -S process
There are 30 section headers...
[Nr] Name Type Address Offset Size ...
[13].text PROGBITS 0000000000400490 ... # 代码段
[24].data PROGBITS 0000000000601038 ... # 数据段
[25].bss NOBITS 0000000000601040 ...   # BSS 段