进程环境

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讨论进程环境中几个点：

  • 进程终止：exit和_exit的关系
  • 环境变量的设置,putenv的陷阱
  • 内存问题
  • longjmp的原理与陷阱

exit和_exit

当一个进程正常终止时，系统需要做一系列的处理。这里涉及到两个层面：C库和内核的处理：

  • C库层做的工作：刷新IO缓冲区，执行所有注册的退出函数；
  • 内核层做的工作：回收进程所持有的一些资源；

进程正常退出时，先执行exit函数(C库层面)，再在exit函数里面调用_exit陷入内核，执行内核退出进程的操作。但异常退出又是怎么样的呢？异常退出只会执行内核退出进程的操作。

正常退出：

  • main使用return；return(n)相当于exit(n);
  • 直接使用exit(n)

异常退出：

  • 使用_exit(n),因为没有正常执行C库层面的清理工作，所以我们把它归纳到异常状况。但是有时候_exit是必要的，比如多进程的时候。
  • 信号中断。当出现信号中断，信号中断很多的处理都是进程终止，此时执行的直接是内核退出进程的操作，不会返回到C库执行清理工作。

exit

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void exit(int status);

exit()执行的动作：

  • 调用注册的退出处理程序（通过atexit()和on_exit()注册的函数），其执行顺序与注册顺序相反（函数栈）
  • 刷新stdio流缓冲区
  • 使用由status提供的值执行_exit()系统调用。

_exit()

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void _exit(int status);

_exit()是系统调用，即其直接陷入内核，执行内核退出进程的操作（该操作无论是进程正常终止还是异常终止都会执行）

内核退出进程的操作

  • 关闭文件描述符（释放任何文件锁），目录流
  • 分离共享内存段
  • 信号量
  • 取消该进程调用mmap所创建的任何内存映射
  • 等等。。。

使用atexit注册退出处理程序

环境变量

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int putenv(char *string);
int setenv(const char * name, const char *value, int overwrite);

关键注意点：

  • putenv直接使用的是string的内存空间，即需要保证string指向的变量长期存在，全局变量或动态内存等；setenv不存在这个问题，它会做相应的拷贝。
  • putenv参数形式，string的格式是“名字=值”；setenv参数分开

内存问题

慎用realloc

防止内存越界的几个新旧函数

使用strncat替代strcat

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char *strncat(char *dest, const char * src, size_t n);

从src中最多追加n个字符到dest字符串的后面。该函数自动追加‘\0’到dest的后面，所以n应该为dest可用空间减1。

使用strncpy代替strcpy

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char *strncpy(char *dest, const char *src, size_t n);

从src中最多复制n个字符到dest字符串中。需要预留‘\0’的一个字节，并手动添加‘\0’。

使用snprintf代替sprintf

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    int snprintf(char *src, size_t size, const char* format, ...);
```c
包含‘\0’，最多复制size个字符。

**使用fgets代替gets**
```c
    char *gets(char *str);
    char *fgets(char *s, int size, FILE *stream);

gets函数从来不检查缓冲区的大小。fgets最多会复制size-1字节到缓冲区s中，并且会在最后一个字符后面自动追加‘\0’。

如何定位内存问题——Valgrind

常见内存问题：

  • 动态内存泄露:malloc,free
  • 资源泄露，如文件描述符
  • 动态内存越界
  • 数组越界
  • 动态内存double free
  • 使用野指针

“长跳转”longjmp

goto是在函数内部实现短跳转，要实现跨函数跳转，得使用长跳转longjmp。

longjmp的原理

和进程切换、信号中断返回的思想类似，要想实现非正常执行流的跳转，就需要进程在某一时刻的上下文。只要有进程上下文，将其装填到寄存器中，就能够实现跳转。

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int setjmp(jmp_buf env);
void longjmp(jmp_buf env, int val);

  • setjmp使用jmp_buf结构体保存调用时刻的进程上下文，此结构变量需保证在longjmp时时存在的。
  • setjmp返回0时，为直接返回结果；返回非0值，为longjmp恢复栈空间返回的结果。
  • 跳转一次之后，env保存的上下文就失效了。

longjmp的陷阱

长跳转的实现原理是对与栈相关的寄存器的保存和恢复。

全局变量和static变量

保存在静态存储区，所以longjmp之后不会改变，不影响；

局部变量

满足一下条件的局部变量的值是不不确定的

  • 调用setjmp所在函数的局部变量
  • 其值在setjmp和longjmp之间有变化
  • 没有被声明为volatile变量

C++析构函数

调用longjmp之后，没有正常解栈，本该调用的析构函数没有调用。如：

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void func()
{
    Test test;
    longjmp(g_stack_env);
}
/*
    对象test的析构函数没有调用。
*/