Linux进程——Linux进程间切换与命令行参数

Eternity._

发布于 2024-06-14 19:25:05

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前言：在上一篇了解完进程状态后，我们简单了解了进程优先级，然后遗留了一点内容，本篇我们就来研究进程间的切换，来理解上篇提到的并发。如果对进程优先级还有没理解的地方可以先阅读：

Linux进程优先级

本篇主要内容：

进程间的切换
Linux进程调度队列
命令行参数
了解环境变量

1. 进程间的切换

在之前我们提到过CPU在调度进程时，每一个进程不是占有CPU就一直运行，每隔一段时间，自动被从CPU上剥离下来，因此必定会有进程与进程之间的切换！

但是进程没有运行结束就被剥离下来，那它的数据怎么办？

事实上：进程在切换时会不断对自己的数据进行保存和恢复，保存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到进程的PCB里面

进程在进行高并发运行时，是通过多个进程间来回快速的切换，在一个时间段内，让多个代码同时推进这就是并发

而在CPU中当另一个进程切换过来时，CPU不会删除之前的数据，之前的数据会被新切换过来的数据覆盖！

2. Linux进程调度队列

下图是Linux2.6内核中进程队列的数据结构，之间关系也已经给大家画出来，方便大家理解，而我们主要讲的就是两个小框，也就是活跃进程和过期进程

2.1 活跃队列

在LInux进程优先级那里我们提到过优先级的范围是[60 , 99]这40个等级，而在调度队列的140个等级中，前100个我们不用管，后面40个等级正好对应我们普通优先级的等级

CPU运行时，会从优先级高的往下扫描，依次扫描完队列，如果存在进程则运行。

当我们在运行到优先级为99的时候，这时出现了一个优先级为80的进程，该怎么办难道我们要重新返回吗？

当然是不可能返回的，所以我们需要第二个队列 – 过期队列

2.2 过期队列

如果一个活跃进程的一个进程正在运行，但又出现了一个优先级高的进程，该进程是不会放入活跃队列中的，而是放入过期队列来等待调度。

如果一直放入活跃队列的话，优先级低的可能永远不会调度，会造成进程饥饿
所以一般出现优先级高的新进程时，只允许往过期队列插入

因此，在不断调度的过程中，活跃进程里面的进程不断在减少，过期队列的进程一直在增加，那么如果活跃进程里的进程调度完之后，该怎么继续调度呢？

void *active // 活跃队列
void *expired // 过期队列

事实上，我们活跃队列和过期队列是由这两个指针控制

当我们在调度完一个队列时，将活跃进程和过期进程的内容交换，CPU依然处理活跃队列的进程

3. 命令行参数

在我们之前的学习时，我们写的main函数都是不带参数的，但是其实它也是可以带参数的，那么让我们来了解以下！

    1 int main(int argc, char *argv[])
    2 {                                                                                                                                                                                    
    3     return 1;
    4 }

而这两个参数就是我们要学习的命令行参数。这两个参数： argv表示指针数组， argc表示数组元素的个数

让我们通过一个例子来更好的了解命令行参数

  1  #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 
  4 int main(int argc, char *argv[])
  5 {
  6     int i = 0;
  7     for(i = 0; i < argc; i++)                                                                                                                                                          
  8     {
  9         printf("%d: %s\n",i, argv[i]);
 10     }
 11     return 1;
 12 }

当我们运行可执行程序时，它将所有的内容当成一个大的字符串，以空格为分隔符，分割多个字串

将命令行输入的字符串放入argv数组是操作系统干的

既然main函数有这个功能，我们不妨来写一段有趣的代码

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3 #include<string.h>
  4 int main(int argc, char *argv[])
  5 {
  6     if(argc != 4)
  7     {
  8         printf("Use error\nUsage: %s op[-add|sub|mul|div] d1 d2\n", argv[0]);
  9         return 1;
 10     }
 11     // 程序一定会有4个命令行参数，第一个参数是程序名
 12     int x = atoi(argv[2]);
 13     int y = atoi(argv[3]);
 14     if(strcmp(argv[1],"-add") == 0)
 15     {
 16         printf("%d + %d = %d\n", x, y, x+y);
 17     }
 18     else if(strcmp(argv[1],"-sub") == 0)
 19     {    
 20         printf("%d - %d = %d\n", x, y, x-y);
 21     }
 22     else if(strcmp(argv[1],"-mul") == 0)
 23     {
 24         printf("%d * %d = %d\n", x, y, x*y);
 25     }
 26     else if(strcmp(argv[1],"-div") == 0)
 27     {
 28         if(y == 0)     
 29         {                               
 30             printf("div zero error\n");
 31         }
 32         else{                                                      
 33             printf("%d / %d = %d\n", x, y, x/y);                                                                                                                                       
 34         }                                                 
 35     }                                 
 36     else{                                             
 37         printf("Use error\n");
 38     }      
 39     return 1;
 40 }

让我们来看一下：

命令行参数实现计算机程序

当然，命令行参数使用必须带选项

我们也可以是用命令行参数来实现一个自己的touch指令

  1 #include<stdio.h>
  2 #include<stdlib.h>
  3
  4 int main(int argc, char *argv[])  
  5 {  
  6     if(argc != 2)  
  7     {  
  8         printf("touch: missing file operand\n");
  9         return 1;
 10     }                                                                                                                                                                                  
 11     FILE *fp = fopen(argv[1], "w");                                                                                             
 12     fclose(fp); 
 13     return 1;
 14 }

我们来执行一下命令行参数下的touch指令

命令行参数实现touch

命令行参数，可以支持各种指令级别的命令行选项的设置