1. 前言
掌握了前面文章中
Linux进程相关的内容后,
本篇文章将进行一些实践
包括自制计算器,自己写bash指令等
本章重点:
本篇文章着重讲解Linux是怎样进行
进程间切换的,并且拓展内核2.6版本
的进程运行实例.紧接着讲解main函数
的两个参数以及含义后,自我实现一个
计算器和touch指令,最后讲解环境变量
的基本概念和查看方式!
2. 进程间切换
我们知道一个事实,CPU在调度进程时
并不是一个进程一直在占用CPU资源
它过段时间会被取下来放入其他进程
所以这中间肯定存在进程切换这一过程
两个问题:
没运行完的进程数据后来去哪儿了?当一个进程被取下时它在CPU的数据是否会被删除?
第一个问题
很明显,当一个进程在没运行完的
情况下被取下时,肯定会保存一个
信息,那就是当前进程运行到哪儿了?
和C语言的代码相似,当前代码运行
到哪儿了系统是怎么知道的?请看下图:
所以其实在进程运行时,是会使用到
这些寄存器的!进程产生的各种数据
会在寄存器中进行临时保存!
进程在切换时会不断对自己的数据 进行保存(被取下时)和恢复(重新运行时) 当进程进行保存时是保存寄存器中的数据 而不是寄存器本身,并且这些数据会被保存 至一个进程的PCB当中!
第二个问题:
事实上,一个进程被取下来时
CPU并不会删除它的临时数据
而是当下一个进程被放入时,用
下一个进程的数据将上一个进程
的数据覆盖了!
3. Linux2.6内核进程调度队列
注意,这部分是选学,有余力的同学可以看看
请看下图(着重看红框和篮框)
我们着重讲解活跃进程和过期进程的交互!
3.1 活跃进程
首先知道一个事实,Linux中的进程
优先级范围是60~99总共40个等级
其次,运行队列中分活跃进程组和
过期进程组,这个后面再说它们的功能
先来看活跃进程的queue:
CPU在运行时会从上到下扫描队列
若此位置不为空就去运行它指向的PCB
若为空就往后走找优先级最高的进程!
3.2 过期进程
现在有一个问题:当一个优先级为90的
进程正在运行,但是此时突然多了一个优
先级为80的进程,那么这个多加入的进程也
是放入活跃队列中和其中的进程抢占资源吗?
事实上并不会,因为如果有很多优先级很高
的进程不断加入进来,内些原本优先级比较
低的进会迟迟得不到CPU的资源,会进程饥饿!
所以新加入进来的进程会被放进过期队列中!
和活跃进程一样也是按照优先级排列!
它的原理请看下图:
那么当活跃队列中的进程被调度完了
此时CPU是去过期进程调度吗?
答案是不!系统直接使用swap()函数
将活跃进程和过期进程的内容交换CPU还是在处理活跃队列的进程!
4. main函数参数–命令行参数
main函数其实是有参数的,本篇文章
我只介绍main函数的两个参数
int main(int argc , char* argv[]); 这两个参数又被称为命令行参数 argv是一个数组,指向的元素类型是char* 也就是说argv是一个字符串数组 argc代表这个数组的元素个数!
现在我们并不知道这个数组中
存放的是什么字符串,但是可以写个
代码验证一下,既然知道数组名和元素个数
那么我们就可以通过打印的方式来查看
#include<stdio.h> int main(int argc,char* argv[]) { int i=0; for(i=0;i<argc;i++) { printf("%d: %s\n",i,argv[i]); } return 0; }
通过下面的视频观察现象:
main
可以发现一个问题:
当我们运行可执行程序a.out时
它会打印0: ./a.out.当我们以空格
为分割在./a.out后面继续输入字符串时
并且输入的是随机字符串,它会以空格
为分割,分别打印出数组中下标为0,1,2
的字符串,这些输出的字符串正是我们输入的!
看下图得出结论:
注:将命令行输入的字符串放入argv数组是OS干的!
5. 利用main函数参数实现简易计算器
既然main函数参数可以读到命令行
中输入的字符串,所以可以用代码实现
一个简易的计算器,代码如下:
#include<stdio.h> #include<string.h> #include<stdlib.h> int main(int argc,char* argv[]) { if(argc!=4) { printf("%s OP[add|sub|mul|div] d1 d2\n",argv[0]); return 1; } int x=atoi(argv[2]); int y=atoi(argv[3]); if(strcmp(argv[1],"add")==0) printf("%d + %d = %d\n",x,y,x+y); else if(strcmp(argv[1],"sub")==0) printf("%d - %d = %d\n",x,y,x-y); else if(strcmp(argv[1],"mul")==0) printf("%d * %d = %d\n",x,y,x*y); else if(strcmp(argv[1],"div")==0) printf("%d / %d = %d\n",x,y,x/y); else printf("输入操作符错误"); return 0; }
使用方法:
- 用户必须先输入可执行程序:a.out
- 第二个字符串输入加减乘除其中一个
- 第三,第四个字符串输入操作数
- 若其中有一个环节输入错误会报提醒
6. 模拟实现Linux中的bash指令
当模拟实现了计算器后,我们隐约可以
发现,其实Linux下的指令如ls,pwd或touch
其实就是调用了不同的可执行程序来完成的!
比如touch指令,输入touch和要创建的文件名
本质就是在C语言程序中创建一个和输入的
文件名一样的文件来间接创建文件
mytouch代码如下:
#include<stdio.h> int main(int argc,char* argv[]) { if(argc != 2)//输入的字符串不规范 { printf("touch missing file operand\n"); return 1; } FILE* fp = fopen(argv[1],"w"); if(fp!=NULL) fclose(fp); return 0; }
现在我们在Linux下输入指令创建文件:
如果有需要,我们可以自己写一份可执行程序来模拟Linux下所有的指令!
7. 环境变量PATH初认识
上面所说的内容你可能能理解
就是利用了main函数的参数进行各种运用
但是有几个问题需要解决:
为什么我们自己写的程序运行时要加./但是系统中的指令:ls,pwd等不用加./?我们自己写的指令能不能不加./?
我们说执行一个程序的前提是要
找到此程序,我们自己写的程序要加上./的本质就是让操作系统在当前目录下寻找我们写的程序,那么为什么
系统中的程序不用加./就能找到呢?
这不得不引出一个概念: 环境变量
保存程序的默认搜索路径的环境变量
叫做: PATH
在运行程序时,系统会去PATH中
找当前可执行程序在不在这些路径中
如果在就直接执行程序,不在就报错
查看环境变量PATH:
使用指令:
echo $PATH
这些路径以冒号:为分割
因为我们自己写的程序不在这些路径中
所以我们需要加上./来运行程序!
8. 修改环境变量PATH
要想我们的指令像系统指令一样运行
我们可以将自己写的程序的路径加入
到环境变量PATH中!
使用指令:
PATH = $PATH:要添加的路径
此时我已经将我的路径添加到PATH了
现在我直接像系统指令一样运行我的指令:
请注意,当你将你的路径添加后
下次重启时又会恢复为默认路径
所以想一劳永逸的话可以将你自己
的可执行程序放入默认的路径中!
9. 总结
进程的学习需要理论和实践相结合
本篇文章主要是实践部分,而然有两个
问题剖给大家:main函数就只有两个参数吗?
环境变量到底有什么用处?
