Linux/UNIX Programming APUE (Process Environment)

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1 Linux/UNIX Programming APUE (Process Environment)
문양세 강원대학교 IT대학 컴퓨터과학전공

2 강의 내용 Process Start Process Termination Command-Line Arguments
APUE (Process Environment) Process Start Process Termination Command-Line Arguments Environment Variables Memory Layout of a C program Memory Allocation

3 Process Start Kernel exec system call user process C start-up routine
APUE (Process Environment) Kernel exec system call user process C start-up routine call return int main(int argc, char * argv[]);

4 main() int main(int argc, char *argv[]); C Start-Up Routine
APUE (Process Environment) int main(int argc, char *argv[]); 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 kernel

5 Process Termination Normal Termination Abnormal Termination
APUE (Process Environment) Normal Termination Return from main() Calling exit() // w/ cleanup process Calling _exit() // w/o cleanup process Abnormal Termination Calling abort() Terminated by a signal

6 exit() 프로세스를 정상적으로 종료한다. Cleanup Processing 을 수행한다. status
APUE (Process Environment) #include <stdlib.h> 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) 이 값은 Linux/Unix shell 에 의해서 사용됨 (Shell Programming에서 이용할 수 있음)

7 _exit() 프로세스를 정상적으로 종료한다.
APUE (Process Environment) #include <unistd.h> void _exit(int status); 프로세스를 정상적으로 종료한다. Kernel로 즉시 리턴한다. (Cleanup Processing을 수행하지 않는다.)

8 atexit() exit handler 를 등록한다. func
APUE (Process Environment) #include <stdlib.h> 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 (개수 제한은 Linux 종류에 따라 다를 수 있음) func An exit handler A function pointer exit()은 exit handler들을 등록된 역순으로 호출한다.

9 C Program Start and Termination
APUE (Process Environment) _exit user function exit handler call return return call (does not return) exit …… call return _exit exit (does not return) exit function main function user process exit handler return call call return (does not return) exit C start-up routine standard I/O cleanup _exit exec kernel

10 예제: exit handlers (1/2) /* doatexit.c */
APUE (Process Environment) /* 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"); 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");

11 예제: exit handlers (2/2) APUE (Process Environment) 실행 결과

12 Command-Line Arguments
APUE (Process Environment) exec() can pass command-line arguments to a new program. argc에 Argument 개수를, argv에 Argument를 각각 전달한다. Part of normal operation of Linux/Unix Shells. argv[argc] is NULL.

13 예제: echoarg.c #include <stdio.h> // echoarg.c
APUE (Process Environment) #include <stdio.h> // echoarg.c 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]); exit(0); }

14 Environment Variables (1/2)
APUE (Process Environment) 환경 변수(environment variables)는 부모 프로세스에서 자식 프로세스로 전달된다. 일반적으로, “.login”, “.cshrc”, “.bashrc” 파일에서 환경 변수를 설정한다. 환경변수 선언 형식: 이름=값 $ env USER=ysmoon LOGNAME=ysmoon HOME=/home/prof/ysmoon PATH=/bin:/usr/bin:/usr/local/bin:/usr/ccs/bin:/usr/ucb:/usr/openwin/bin:/etc:. SHELL=/bin/csh ...

15 Environment Variables (2/2)
APUE (Process Environment)

16 Environment List (1/2) 전역 변수 environ을 이용하여 환경 변수에 접근한다.
APUE (Process Environment) 전역 변수 environ을 이용하여 환경 변수에 접근한다. extern char ** environ; 각 항목은 "환경 변수 이름=값" 의 형식을 가진다. 각 문자열은 '\0'로 끝난다. 환경 변수 리스트의 마지막은 NULL 포인터 argv 와 같은 구조이다.

17 Environment List (2/2) ... environment pointer environment list
APUE (Process Environment) environment pointer environment list environment strings environ: "USER=ysmoon" "LOGNAME=ysmoon" "HOME=/home/prof/ysmoon" "PATH=/bin:/usr/local…" "MAIL =/var/mail/ysmoon" ... "SHELL=/bin/csh" NULL

18 getenv() 환경 변수 리스트에서 이름이 name 인 것을 찾아서, 해당 값(스트링)에 대한 포인터를 리턴한다.
APUE (Process Environment) #include <stdlib.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 리턴

19 putenv() 환경 변수를 추가한다 str은 "name=value" 형식의 문자열 성공적으로 실행된 경우 0을 리턴
APUE (Process Environment) #include <stdlib.h> int putenv(const char *str); Returns: 0 if OK, nonzero on error 환경 변수를 추가한다 str은 "name=value" 형식의 문자열 성공적으로 실행된 경우 0을 리턴 같은 이름의 환경 변수가 이미 있다면 새 값으로 변경된다

20 setenv(), unsetenv() setenv()는 환경 변수 “name = value”를 등록한다.
APUE (Process Environment) #include <stdlib.h> int setenv(const char *name, const char *value, int rewrite); Returns: 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.

21 Env Manipulation Example (1/2)
APUE (Process Environment)

22 Env Manipulation Example (2/2)
APUE (Process Environment) Why not change ???

23 Memory Layout of a C Program (1/2)
APUE (Process Environment) high address command-line arguments and environment variables stack heap uninitialized data (bss) initialized to zero by exec initialized data read from program file by exec text low address Each area will be explained in the next slide…

24 Memory Layout of a C Program (2/2)
APUE (Process Environment) Text Segment Machine instructions (read-only, sharable) Initialized Data Segment e.g. int maxcount = 99; (initialized) Uninitialized Data Segment (bss: block started by symbol) e.g. long sum[1000]; Stack automatic variables, temporary variables, return address, caller's environment (registers) Heap dynamic memory allocation (e.g., malloc())

25 Shared Libraries Static Linking Library Shared Library
APUE (Process Environment) Static Linking Library 사용된 라이브러리 루틴들이(예: printf) 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 Loading하는 과정이 필요할 수 있음) 라이브러리가 Version-Up되어도 실행파일을 다시 컴파일 하지 않아도 됨

26 Memory Allocation (1/2) Dynamic allocation of memory from heap
APUE (Process Environment) #include <stdlib.h> void *malloc(size_t size); 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 Provide suitable alignment ex) doubles must start at the addresses that are multiples of 8.

27 Memory Allocation (2/2) malloc() calloc() realloc()
APUE (Process Environment) malloc() allocates specified number of bytes (주어진 바이트 수를 할당) initial value of memory is indeterminate (초기 값은 결정되지 않음) calloc() allocates specified number of objects of specified size (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) initial value of new area is indeterminate (새 영역의 초기 값은 결정되지 않음)

28 예제: alloc.c APUE (Process Environment)
#include <stdio.h> // alloc.c #include <string.h> #include <stdlib.h> 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) { perror("realloc():"); exit(-1); strcat(mbuf, " National"); printf("%s%s\n", mbuf, cbuf); free(mbuf); free(cbuf);

29 예제: morealloc.c (1/3) APUE (Process Environment)

30 예제: morealloc.c (2/3) 가상 메모리와 메모리 회수 개념에 따라, 최근 Linux는 지속적인 할당이 가능하게 함
APUE (Process Environment) 가상 메모리와 메모리 회수 개념에 따라, 최근 Linux는 지속적인 할당이 가능하게 함 그러나, 할당된 메모리를 사용할 경우, 시간이 지날 수록 느려 지는 현상이 발생함

31 예제: morealloc.c (3/3) free()를 잘 사용하면, 앞서의 느려 지는 현상이 크게 완화됨
APUE (Process Environment) free()를 잘 사용하면, 앞서의 느려 지는 현상이 크게 완화됨

32 Manipulating Memory (1/2)
APUE (Process Environment) 바이트 고정하기: void *memset(void *s, int c, size_t n) 주어진 위치 s에서 시작하여 n 바이트를 c로 고정(set)한다. 예제: memset(s, 0x0, 256); 참고: void bzero(void *s, size_t n) -- 0x0로 고정하기 바이트 비교하기: int memcmp(const void *s1, const void *s2, size_t n) 주어진 두 메모리 s1과 s2를 길이 n 바이트까지 비교한다. 같으면 0, s1이 크면 양수, s2가 크면 음수를 리턴한다. 예제: if(!memcmp(a, b, sizeof(struct mysample)) { ... }

33 Manipulating Memory (2/2)
APUE (Process Environment) 바이트 복사하기: void *memcpy(void *dst, const void *src, size_t n) 주어진 src에서 dst로 n 바이트를 복사한다. 예제: memcpy((char *)arr1, (char *)arr2, sizeof(int)*MAX_ARRAY); 바이트 검색하기: void *memchr(const void *s, int c, size_t n) 주어진 바이트(c)를 주어진 스트링(s)에서 검색하고 그 위치를 리턴한다. 예제: ptr = (char *)memchr((char *)str, (int)'M', 256); 참고: void *memrchar(const void *s, int c, size_t n) -- 역순 검색

34 Homework#9 APUE (Process Environment)