13. APUE(The Environment of a UNIX Process)cs.kangwon.ac.kr/~ysmoon/courses/2010_2/us/13.pdf(TheEnvironmentofaUNIXProcess)(The Environment of a UNIX Process) 문양세 강원대학교강원대학교ITIT대학대학컴퓨터과학전공컴퓨터과학전공

Linux/UNIX ProgrammingLinux/UNIX ProgrammingLinux/UNIX ProgrammingLinux/UNIX Programming

APUE APUE (The Environment of a UNIX Process)(The Environment of a UNIX Process)(The Environment of a UNIX Process) (The Environment of a UNIX Process)

문양세문양세강원대학교강원대학교 ITIT대학대학 컴퓨터과학전공컴퓨터과학전공

강의강의 내용내용APUE (Understanding of UNIX Processes)

Process Start

Process Termination

Command-Line Arguments

Environment Variables

M L t f C Memory Layout of a C program

Memory Allocation

UNIX System Programmingby Yang-Sae MoonPage 2

Process StartProcess StartAPUE (Understanding of UNIX Processes)

Kernel exec system call

C start-up routineuser process C start up routineuser process

call return

int main(int argc, char * argv[]);


main()main()APUE (Understanding of UNIX Processes)

int main(int argc, char *argv[]);

• argc : the number of command line arguments• argc : the number of command-line arguments

• argv[] : an array of pointers to the arguments

C Start-Up Routine

• Started by the kernel (by the exec system call)

• Take the command-line arguments and the environment from the kernelTake the command line arguments and the environment from the kernel


Process TerminationProcess TerminationAPUE (Understanding of UNIX Processes)

Normal Termination

Return from main()• Return from main()

• Calling exit() // w/ cleanup process

ll () l• Calling _exit() // w/o cleanup process

Abnormal Termination

• Calling abort()

• Terminated by a signal


exit()exit()APUE (Understanding of UNIX Processes)

#include <stdlib.h>

id it(i t t t )

프로세스를 정상적으로 종료한다

void exit(int status);

프로세스를 정상적으로 종료한다.

Cleanup Processing 을 수행한다.

• 모든 열려진 스트림(파일 등)을 닫고,

• 출력 버퍼의 내용을 디스크에 쓴다.

status

• the exit status of a process (프로세스의 리턴 값으로 이해할 수 있음)the exit status of a process (프로세스의 리턴 값으로 이해할 수 있음)

• 이 값은 UNIX shell 에 의해서 사용됨 (Shell Programming에서 이용할 수 있음)


_exit()_exit()APUE (Understanding of UNIX Processes)

#include <unistd.h>

id it(i t t t )

프로세스를 정상적으로 종료한다

void _exit(int status);

프로세스를 정상적으로 종료한다.

Kernel로 즉시 리턴한다.(Cl P i 을 수행하지 않는다 )(Cleanup Processing을 수행하지 않는다.)


atexit()atexit()APUE (Understanding of UNIX Processes)

#include <stdlib.h>

void atexit(void (*func)(void));

exit handler 를 등록한다

void atexit(void (*func)(void));returns: 0 if OK, nonzero on error

exit handler 를 등록한다.

• 프로그램이 종료할 때(exit()이 호출되었을 때) 수행하는 함수들을 등록

프로세스당 32개까지 등록 가능함• 프로세스당 32개까지 등록 가능함

func

• An exit handler

• A function pointer

exit()은 exit handler들을 등록된 역순으로 호출한다.


C Program Start and TerminationC Program Start and TerminationAPUE (Understanding of UNIX Processes)

userfunction

exit handler_exitre

turn

call

exitfunction

main exit handler user exit(d t t )

……

_exitfunctionfunction

exit handler

t d d I/O

process(does not return)

retu

rn

call

C start-uproutine

standard I/Ocleanup_exit

kernel

exec


예제예제: exit handlers (1/2): exit handlers (1/2)APUE (Understanding of UNIX Processes)

/* doatexit.c */static void my_exit1(void), my_exit2(void);

int main(void) {if (atexit(my_exit2) != 0)perror("can't register my_exit2");_

if (atexit(my_exit1) != 0)perror("can't register my_exit1");

if (atexit(my_exit1) != 0)perror("can't register my exit1");perror( can t register my_exit1 );

printf("main is done\n");return 0;

}

static void my_exit1(void) {printf("first exit handler\n");

}

static void my_exit2(void) {printf("second exit handler\n");

}


예제예제: exit handlers (2/2): exit handlers (2/2)APUE (Understanding of UNIX Processes)

실행 결과


CommandCommand--Line ArgumentsLine ArgumentsAPUE (Understanding of UNIX Processes)

exec() can pass command-line arguments to a new program.

• argc에 Argument 개수를• argc에 Argument 개수를,

• argv에 Argument를 각각 전달한다.

Part of normal operation of Unix Shells.

argv[argc] is NULL.


예제예제: echoarg.c: echoarg.cAPUE (Understanding of UNIX Processes)

#include <stdio.h> // echoarg.c

int main(int argc char *argv[]) {int main(int argc, char argv[]) {int i;

for (i = 0; i < argc; i++) /* echo all command-line args */printf("argv[%d]: %s\n" i argv[i]);printf("argv[%d]: %s\n", i, argv[i]);

exit(0);}


Environment Variables (1/2Environment Variables (1/2) ) –– skip skip APUE (Understanding of UNIX Processes)

환경 변수(environment variables)는 부모 프로세스에서 자식 프로세스로

전달된다.전달된다.

일반적으로, “.login” 또는 “.cshrc” 파일에서 환경 변수를 설정한다.

환경변수 선언 형식: 이름=값

$ envUSER=ysmoonLOGNAME=ysmoonHOME=/home/prof/ysmoon/ /p /yPATH=/bin:/usr/bin:/usr/local/bin:/usr/ccs/bin:/usr/ucb:/usr/ope

nwin/bin:/etc:.SHELL=/bin/csh......


Environment Variables (2/2Environment Variables (2/2) ) –– skipskipAPUE (Understanding of UNIX Processes)


Environment List (1/2Environment List (1/2) ) –– skipskipAPUE (Understanding of UNIX Processes)

전역 변수 environ을 이용하여 환경 변수에 접근한다.

extern char ** environ;

각 항목은 "환경 변수 이름=값" 의 형식을 가진다.

• 각 문자열은 '\0'로 끝난다• 각 문자열은 \0로 끝난다.

• 환경 변수 리스트의 마지막은 NULL 포인터

argv 와 같은 구조이다.


Environment List (2/2Environment List (2/2) ) –– skipskipAPUE (Understanding of UNIX Processes)

"USER "i

environment pointer

environmentlist

environmentstrings

"USER=ysmoon""LOGNAME=ysmoon""HOME=/home/prof/ysmoon"

environ:

"PATH=/bin:/usr/local…""MAIL =/var/mail/ysmoon"

"SHELL=/bin/csh"

...

NULL


getenvgetenv() () –– skipskipAPUE (Understanding of UNIX Processes)

#include <stdlib.h>

h * t ( t h * )char *getenv(const char *name);

Returns : pointer to value associated with name, NULL if not found

환경 변수 리스트에서 이름이 name 인 것을 찾아서,

해당 값(스트링)에 대한 포인터를 리턴한다.

실패하면 NULL 포인터를 리턴실패하면 인터를 리턴


putenvputenv() () –– skipskipAPUE (Understanding of UNIX Processes)

#include <stdlib.h>

i t t ( t h * t )int putenv(const char *str);

Returns: 0 if OK, nonzero on error

환경 변수를 추가한다

str은 "name=value" 형식의 문자열

성공적으로 실행된 경우 0을 리턴성공적 실행된 경우 을 리턴

같은 이름의 환경 변수가 이미 있다면 새 값으로 변경된다


setenvsetenv(), (), unsetenvunsetenv() () –– skipskipAPUE (Understanding of UNIX Processes)

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

R t 0 if OKReturns: 0 if OK, nonzero on error

void unsetenv(const char *name);

setenv()는 환경 변수 “name = value”를 등록한다.

name 의 환경변수가 이미 있을 경우

• rewrite != 0 이면 새 값으로 변경되고,

• rewrite == 0 이면 값이 변경되지 않는다.

unsetenv()는 환경 변수 “name”을 제거한다.unsetenv()는 환경 변수 name 을 제거한다.


Memory Layout of a C Program (1/2)Memory Layout of a C Program (1/2)APUE (Understanding of UNIX Processes)

high address d li

stack

high address command-line argumentsand environment variables

heap

uninitialized data(bss)

heap

initialized data

initialized to zero by exec

d f fil b text

low address

read from program file by exec


Each area will be explained in the next slide…

APUE (Understanding of UNIX Processes)Memory Layout of a C Program (2/2)Memory Layout of a C Program (2/2)

Text Segment

• Machine instructions (read-only, sharable)( y, )

Initialized Data Segment

• e.g. int maxcount = 99; (initialized)g ; ( )

Uninitialized Data Segment

• (bss: block started by symbol)( y y )

• e.g. long sum[1000];

Stack

• automatic variables, temporary variables, return address, caller's environment (registers)

Heap

• dynamic memory allocation (e.g., malloc())


APUE (Understanding of UNIX Processes)Shared LibrariesShared Libraries

Static Linking Library

• 사용된 라이브러리 루틴들이(예: printf) 실행파일에 추가된다사용된 라이브러리 루틴들이(예 p ) 실행파일에 추가된다

• 실행파일 크기 증가

Shared Library

• 실행파일에 라이브러리 루틴들을 포함하지 않는다.

• 공용의 메모리에 라이브러리 루틴을 로드하고 이를 공유한다.

• 프로그램 크기 감소

처음 실행될 때 오버헤드 발생 메모리에 하는 과정이 필요할 수 있음• 처음 실행될 때 오버헤드 발생 (메모리에 Loading하는 과정이 필요할 수 있음)

• 라이브러리가 Version-Up되어도 실행파일을 다시 컴파일 하지 않아도 됨


Memory Allocation (1/2)Memory Allocation (1/2)APUE (Understanding of UNIX Processes)

#include <stdlib.h>void *malloc(size_t size);id * ll ( i bj i i )void *calloc(size_t nobj, size_t size);

void *realloc(void *ptr, size_t newsize);returns: nonnull pointer if OK, NULL on error

void free(void *ptr);

Dynamic allocation of memory from heap

o d ee( o d pt );

Provide suitable alignment

• ex) doubles must start at the addresses that are multiples of 8.


Memory Allocation (2/2)Memory Allocation (2/2)APUE (Understanding of UNIX Processes)

malloc()

• allocates specified number of bytes (주어진 바이트 수를 할당) p y (주어진 바이트 수를 할당)

• initial value of memory is indeterminate (초기 값은 결정되지 않음)

calloc()

• allocates specified number of objects of specified size어진 기의 객체 어진 개수만 할당(주어진 크기의 객체를 주어진 개수만큼 할당)

• initialized to all 0 bits (초기 값은 0으로 결정)

realloc()

• changes size of previously allocated memory (기 할당된 메모리 영역에 추가 할당)• changes size of previously allocated memory (기 할당된 메모리 영역에 추가 할당)

• initial value of new area is indeterminate (새 영역의 초기 값은 결정되지 않음)


예제예제: alloc.c: alloc.cAPUE (Understanding of UNIX Processes)

#include <stdio.h> // alloc.c

int main(){{

struct _cbuf { char buf[12]; } *cbuf;char *mbuf;

if((mbuf = (char *)malloc(12)) == (char *)0) {perror("malloc():"); exit(-1);

}strcpy(mbuf, "Kangwon");

if((cbuf = (struct cbuf *)calloc(2, sizeof(struct cbuf))) == (struct cbuf *)0) {(( ( _ ) ( , ( _ ))) ( _ ) ) {perror("calloc():"); exit(-1);

}strcpy(cbuf->buf, " University");

if((mbuf = (char *)realloc(mbuf 24)) == (char *)0) {if((mbuf = (char *)realloc(mbuf, 24)) == (char *)0) {perror("realloc():"); exit(-1);

}strcat(mbuf, " National");

i f( % % \ b f b f)printf("%s%s\n", mbuf, cbuf);

free(mbuf);free(cbuf);

}


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13. APUE(The Environment of a UNIX Process)cs.kangwon.ac.kr/~ysmoon/courses/2010_2/us/13.pdf(TheEnvironmentofaUNIXProcess)(The Environment of a UNIX Process) 문양세 강원대학교강원대학교ITIT대학대학컴퓨터과학전공컴퓨터과학전공