進程相關概念
1、什麼是進程？
通俗的說，進程是一個具有一定獨立功能的程序的一次運行活動。，對於Linux這種多任務操作系統來說，每一個運行者的程序就構成一個進程，可以用cat /proc/sys/kernel/pid_max命令查看系統支持的最大進程數，我在Ubuntu14.04中得到的結果是32768。
2、進程與程序的區別與聯繫
（1）進程是動態的，程序是靜態的
（2）一個進程只對應一個程序，一個程序可以對應多個進程；
（3）進程的生命週期是有限的，而程序則可以永久保存與磁盤中。
3、進程的特點：動態性、併發性、獨立性、異步性
動態性：由進程的概念可知，程序運行起來纔是進程，所以具有動態性
併發性：就是說在同一時間可以同時執行多個進程，這叫做併發性
獨立性：進程是一個能獨立運行的基本單位，同時也是系統分配資源和調度的獨立單位；
異步性：所謂異步性是指進程以不可預知的速度向前推進。每個進程何時執行，何時暫停，以怎樣的速度向前推進，何時完成等，都是不可預知的。
4、進程的三態——就緒、執行、阻塞
圖一：進程執行過程的三態
進程執行過程：
如圖一所示，進程A被創建後進入就緒態，通過進程調度佔用CPU進入執行態，用完時間片後回到就緒態等待下一次被調度；
在執行過程中如果遇到I/O請求（如訪問磁盤、文件）且得不到滿足（如磁盤、文件正在被進程B佔用），則進程A進入阻塞態，CPU被讓出來給其他進程使用，待B進程使用完磁盤、文件後，A進程便解除阻塞狀態去執行I/O操作，但由於進入阻塞時讓出了CPU，所以I/O完成後A進程只能回到就緒狀態了。
5、進程互斥、臨界資源、臨界區
進程互斥：指若干進程都要使用某一資源，但該資源在同一時刻最多允許一個進程使用（臨界資源），這時其他進程必須等待，直到佔用該資源者釋放了該資源爲止。
臨界資源：操作系統中將同一時刻只允許一個進程訪問的資源稱爲臨界資源。
臨界區：進程中訪問臨界資源的那段程序代碼稱爲臨界區。爲實現對臨界資源的互斥訪問，應保證諸進程互斥地進入各自的臨界區。
6、進程同步
一組進程按一定的順序執行的過程稱爲進程間的同步，具有同步關係的這組進程稱爲合作進程。
7、進程調度
在任何時刻，一個CPU上運行的進程只能有一個，但系統中就緒的進程有很多，所以操作系統系統按一定算法，從一組待運行的進程中選出一個來佔有CPU運行，這就是進程調度。
常見的調度算法有：先來先服務、短進程優先、高優先級優先、時間片輪轉法
8、調度時機
按調度時機，調度分爲搶佔式調度和非搶佔式調度。
舉個例子，A、B兩個進程，A優先級高B優先級低，B進程正在運行，此時A進程請求佔用CPU，由於A的優先級高，搶佔式調度會強制使B進程結束使A進程運行，而非搶佔式調度會等B進程執行完畢再使A進程執行。
進程環境
1、main()函數與命令行參數
int main(int argc, char *argv[]); argc是命令行參數的數目，argv是指向各個命令行參數的指針構成的指針數組，其中，argv[0]一定指向程序名，argv[argc]是一個空指針。
我們在使用 shell 命令的時候經常使用各種參數， 如gcc main.c -o main、ls -l，shell可以把這些參數傳遞給程序，具體就是傳遞給main函數的argc和argv了。
舉一個例子，實現shell的echo命令（PS:shell的echo並不回顯argv[0]）
/*
**程序說明：實現echo命令——將命令行參數回顯到標準輸出
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int i = 0;
if (argc < 2)
{
printf("\n");
exit(0);
}
for (i = 1; argv[i] != NULL; i++)
/*或者for (i = 1; i < argc; i++)*/
printf("%s ", argv[i]);
printf("\n");
exit(0);
} 運行結果，說明命令行參數的確傳遞給了main函數。
2、進程終止(termination)
Linux系統有8種方式可以使進程終止，其中5種正常終止，3種異常終止。
5種正常終止：
（1）從main函數返回
（2）調用exit
（3）調用_exit或_Exit
（4）最後一個線程從其啓動例程返回
（5）從最後一個線程調用pthread_exit
3種異常終止：
（6）調用abort
（7）接到一個信號
（8）最後一個線程對取消請求做出響應
我們暫且只討論前三種，其他的等學到信號和線程時再說。
（1）從main函數返回：在main()中使用return語句返回一個int值給調用者，返回0表示正常終止，其他表示異常終止。
在說明（2）（3）之前我們先看一下這三個函數的原型：
#include <stdlib>
void exit(int status);
void _Exit(int status);
#include <unistd.h>
void _exit(int status); 首先，_exit和_Exit是系統調用，會立即結束程序；調用exit會先執行一些處理操作（如調用終止處理程序、沖洗I/O流等等），然後調用_exit或_Exit結束程序；
其次，三個函數都帶有一個整形參數status，我們稱其爲退出狀態(exit status)，取值範圍爲0-255，每一個取值都對應着一種退出狀態；
最後，在main函數中調用exit(ststus)等價於調用return status。
3、atexit
#include <stdlib.h>
int atexit(void (*func)(void));
/*返回值：若成功，返回0；若失敗，返回非0*/ 用atexit註冊過的函數會在調用exit時以註冊順序的逆序被調用，被註冊的函數稱爲“終止處理程序”（exit handler）。
“註冊”這個詞語聽起來可能不太好懂，其實很簡單啦，就是把終止處理程序的函數名（也就是函數地址）作爲參數傳遞給atexit，但是，終止處理程序必須是無參無返回值的。
舉個例子說明順序註冊逆序調用是怎麼一回事：
/*
**程序說明：使用atexit函數
*/
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
/*
**聲明兩個終止處理函數my_atexit1和my_atexit2
*/
static void my_atexit1(void);
static void my_atexit2(void);
int main(int argc, char *argv[])
{
if (atexit(my_atexit2) != 0) /*這裏只是註冊，並不執行終止處理程序*/
printf("can't register my_atexit2\n");
else
printf("register my_atexit2 first time done\n");
if (atexit(my_atexit1) != 0)
printf("can't register my_atexit1\n");
else
printf("register my_atexit1 first time done\n");
if (atexit(my_atexit1) != 0)
printf("can't register my_atexit1\n");
else
printf("register my_atexit1 second time done\n");
printf("main is done and before exit\n");
exit(0);
}
static void my_atexit1(void)
{
printf("my_atexit1\n");
}
static void my_atexit2(void)
{
printf("my_atexit2\n");
}
編譯並運行結果，大家應該明白了吧！
注意終止處理程序每註冊一次，就會被調用一次，my_exit1註冊了兩次，所以有兩條打印語句。
4、環境表與環境變量
每個程序都收到一張環境表，環境表是一個字符指針數組，其每個元素都指向一個形如name=value的環境字符串，而全局變量extern char **environ又指向環境表這個字符指針數組，environ叫做環境指針。這樣，環境指針、環境表、環境字符串構成了環境，如圖二所示：
圖二 由5個環境字符串組成的環境
1）用environ指針查看整個環境，可以用如下方式：
#include <stdio.h>
extern char **environ; /*全局變量，環境指針*/
int main()
{
int i;
/*
**查看整個環境，必須使用environ指針
*/
for(i = 0; environ[i] != NULL; i++)
printf("environ[%d]: %s\n", i, environ[i]);
return 0;
}運行部分結果：
2）getenv從環境中取名字爲name的環境變量的值，返回指向value的指針
#include <stdlib.h>
char *getenv(const char *name);
/*返回值：若找到，返回與name關聯的value指針；否則，返回NULL*/３）putenv、setenv、unsetenv修改環境變量
#include <stdlib.h>
int putenv(char *str);
/*返回值：若成功，返回0；若失敗，返回非0*/
int setenv(const char *name, const char *value, int rewrite);
int unsetenv(const char *name);
/*兩個函數返回值：若成功，返回0；若失敗，返回-1*/putenv：用“name=value”形式的字符串，添加或修改環境表，如果name已存在，則先刪除原來定義，然後用新值替換，如putenv(“PATH=/usr/apue”);
setenv：將name設置爲value，這裏分兩種情況：
a） name不存在，直接添加新的環境變量。
b） name已存在：若rewrite爲真，就用 value 覆蓋 name 原來的值；若rewrite爲假，則保留 name 原來的值。
unsetenv：刪除name的定義，若name不存在也不算出錯。
2）、3）部分測試代碼：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
/*
**查看指定環境變量的值
*/
printf("HOME = %s\n", getenv("HOME"));
printf("PATH = %s\n", getenv("PATH"));
printf("PWD = %s\n", getenv("PWD"));
/*
**修改環境變量
*/
putenv("PWD=/home/"); /*注意=兩邊不能有空格*/
printf("PWD = %s\n", getenv("PWD")); /*putenv直接用新值替換*/
setenv("PATH", "/user/local/bin", 0);
printf("PATH = %s\n", getenv("PATH")); /*rewrite=0，不用新值替換*/
setenv("PATH", "/user/local", 1);
printf("PATH = %s\n", getenv("PATH")); /*rewrite=1，用新值替換*/
unsetenv("PWD");
if (!getenv("PWD"))
printf("PWD is deleted\n"); /*PWD環境變量被刪除*/
return 0;
}運行結果：
關於修改環境變量要注意一點，我們所做的修改只在當前進程和修改之後產生的子進程有效，而不能影響父進程（通常爲shell）的環境，也就是說你這個程序運行結束，你做的修改就全部無效，這是用env命令查看可發現所有的環境變量都已回到初始的樣子。
5、C程序的存儲空間佈局
一個C程序從低地址到高地址依次是正文段（代碼段、text段）、初始化數據段（data段）、未初始化數據段（bss段）、堆（heap）、棧（stack）這幾個部分組成，一種典型的存儲空間佈局如圖三所示：
圖三 典型的存儲空間安排
正文段（text段）：通常是可共享的、只讀的，對於32位Intel x86處理器的Linux，正文段一定從0x08048000開始。代碼塊外const修飾的只讀變量存放在此位置。
初始化數據段（data段）：存放已初始化的變量，有兩張情況:
a）代碼塊外已初始化的變量
b）代碼塊內用static修飾的已初始化變量
未初始化數據段（bss段）：存放未初始化數據，也有兩種情況：
a）代碼塊外未初始化的變量
b）代碼塊內用static修飾的未初始化變量
堆（heap）：我們經常用malloc、calloc進行動態存儲分配，分配的空間就在堆中進行。
棧（stack）：存放代碼塊內沒有用ststic修飾的自動變量等數據，代碼塊內const修飾的只讀變量也存放在棧中。
以上各個段都存放哪些數據大家一定要牢記，最好是在理解了const和static的基礎上記憶，效果更好。
既然提到了const和static，那就順便複習下這兩個關鍵字（PS:這兩個關鍵字的含義在可是經常出現在面試中哦）
const的作用：
1）const是作爲類型的附加修飾符來使用的，用const修飾的變量必須在聲明時初始化，而且該變量是隻讀的，既它的值不能被更改；
2）提高代碼可讀性和可維護性。關鍵字const可以爲讀代碼的人傳達非常有用的信息，可以讓讀者很清楚的知道這些變量的值不能被修改，同時也爲代碼的維護提供了方便。
3）const也提供給編譯器一些有用的信息，一旦不小心修改了這些變量的值，編譯器會報錯。
static的作用：
在C語言中：
1）static用於所有函數體外的全局變量聲明，表明該變量只能在聲明它的源文件中使用；
2）static用於函數的定義，表明該函數只能在聲明它的源文件中使用；
3）static用於函數體內的局部變量聲明，其作用域爲該函數體，表明該變量的內存只在第一次調用該函數時分配一次，其值在下次調用時仍維持上次的值，而且一直到整個程序運行結束才銷燬。
在C++中除了上面3條，還有下面2條：
4）在類中的static成員變量屬於整個類所擁有，對類的所有對象只有一份拷貝；
5）在類中的static成員函數屬於整個類所擁有，這個函數不接收this指針，因而只能訪問類的static成員變量。
堆向高內存地址生長，棧向低內存地址生長，堆頂和棧底之間有一塊很大的未用空間，叫做虛地址空間，當堆和棧的空間不夠用時，就分別從兩個方向向其擴展。
6、存儲空間分配
和存儲空間分配相關的函數：
#include <stdlib.h>
/*分配指定字節數的存儲區，存儲區中初始值不確定*/
void *malloc(size_t size);
/*
**爲指定數量指定長度的對象分配空間，
**空間中每一位都初始化爲0。
**但不保證此0與空指針的NULL或浮點數0相同
*/
void *calloc(size_t nobj, size_t size);
/*增加或減少以前分配區（ptr指向的地址）的長度，新增區域初始值不確定*/
void *realloc(void *ptr, size_t newsize);
/*申請的空間用完後必須釋放，否則會造成內存泄露*/
void free(void *ptr);7、函數setjmp和longjmp
這兩個函數的功能是跨越函數（或者說跨越棧幀）進行跳轉，它們在處理深層次嵌套函數的返回是非常有用的。
舉個例子：假如有1000個嵌套的for循環，在最後一層嵌套中出錯要返回，正常情況需要一層一層的返回，這顯然是費時的，而有了這兩個函數，我們就可直接跳轉到最外層for循環之外，是不是很方便呢？
讓我們看下這兩個函數的原型：
#include <setjmp.h>
int setjmp(jmp_buf env);
/*返回值;若直接調用，返回0；若從longjmp返回，則爲非0*/
void longjmp(jmp_buf env, int val); 這兩個函數是相互配合使用的，我們一般先調用setjmp這個函數來設置跳轉點，此時函數返回值是0，它的參數env是一個特殊類型jump_buf，通常定義爲全局變量。
調用longjmp可以跳轉到setjmp所在的位置，此時setjmp會再執行一次，但這次返回值就不是0了，而是longjmp的第二個參數val，val的值可以自己設置，它的作用是判斷究竟是從哪個位置跳轉回來的，所以 setjmp下面一般跟着一組if…else if或者switch來根據不同的返回值做不同的處理。
特殊的，如果val = 0，則 setjmp的返回值是 1，這樣規定是爲了避免跳轉出現死循環。
舉個例子：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <setjmp.h>
static jmp_buf jmpbuffer;
int ret;
static void f1();
static void f2();
static void f3();
static void f4();
int main()
{
ret = setjmp(jmpbuffer); //設置跳轉點
if (ret == 0) //第一跳
{
printf("first jump: from main()\n");
printf("Begin: main() call f1()\n");
f1();
}
else //第二跳
{
printf("second jump: from f%d()\n", ret);
}
return 0;
}
static void f1()
{
printf("Begin: f1() call f2()\n");
f2();
printf("End: f1 call f2()\n");
}
static void f2()
{
printf("Begin: f2()() call f3()\n");
f3();
printf("End: f2 call f3()\n");
}
static void f3()
{
printf("Begin: f3()() call f4()\n");
f4();
printf("End: f3 call f4()\n");
}
static void f4()
{
longjmp(jmpbuffer, 4);
}運行結果：
結尾：進程的相關概念和進程環境暫且大概就是這些了，目前我的理解還比較淺，還寫不出多麼深刻的內容，也只能把書上的知識加以總結，以後有了更深的理解後，再來對這篇博客內容進行修改。