А. Робачевский - Операционная система UNIX (1114671), страница 23
Текст из файла (страница 23)
В процессе запуска программы нание ядро создает образ процесса, используя указанный редактор связей.Таким образом, первоначально в память загружается не исходная про!грамма, а динамический редактор связей. На следующем этапе динамиче!ский редактор связей совместно с ядром UNIX создают полный образ ис!полняемого файла.
Динамический редактор загружает необходимые разде!ляемые объектные файлы, имена которых хранятся в отдельных сегментахисходного исполняемого файла, и производит требуемое размещение исвязывание. В заключение управление передается исходной программе.Наконец, завершает файл таблица заголовковили секций (section).Разделы (секций) определяют разделы файла, используемые для связыванияс другими модулями в процессе компиляции или при динамическом связы!вании.
Соответственно, заголовки содержат всю необходимую информациюwww.books-shop.comГлава 2.программирования UNIXдля описания этих разделов. Как правило разделы содержат более детальнуюинформацию о сегментах. Так, например, сегмент кода может состоять изнескольких разделов, таких как хэш!таблица для хранения индексов исполь!зуемых в программе символов, разделкода програм!мы, таблица связывания, используемая динамическим редактором, а такжераздел, содержащий собственно инструкции программы.Мы еще вернемся к формату ELF в главе 3 при обсуждении организациивиртуальной памяти процесса, а пока перейдем к следующему распростра!ненному формату — COFF.COFFНа рис. 2.5 приведена структура исполняемого файла формата COFF.
Ис!полняемый файл содержит два основных заголовка — заголовок COFF истандартный заголовок системы UNIX —Далее следуют заголовкиразделов и сами разделы файла, в которых хранятся инструкции и данныепрограммы. Наконец, в файле также хранится символьная информация,необходимая для отладки.Рис. 2.5. Структура исполняемого файла в формате COFFВ файле находятся только инициализированные данные. Поскольку не!инициализированные данные всегда заполняются нулями при загрузкеwww.books-shop.comСоздание программыпрограммы на выполнение, для них необходимо хранить только размер ирасположение в памяти.Символьная информация состоит из таблицы символов (symbol table) итаблицы строк (string table).
В первой таблице хранятся символы, их адресаи типы. Например, мы можем определить, что символ locptr являетсяуказателем и его виртуальный адрес равен Ox7fehO. Далее, используя этотадрес, мы можем выяснить значение символа для выполняющегося про!цесса. Записи таблицы символов имеют фиксированный размер. Еслидлина символа превышает восемь знаков, его имя хранится во второй таб!лице — таблице строк.
Обычно обе эти таблицы присутствуют в объектныхи исполняемых файлах, если они явно не удалены, например, командойstrip(l).Как и в случае ELF!файла, заголовок содержит общую информацию, позво!ляющую определить местоположение остальных компонентов (табл.
2.5).Таблица 2.5. Поля заголовка COFF%файлаПолеОписаниеАппаратная платформа, для которой создан файлКоличество разделов в файлеf_timdatВремя и дата создания файлаРасположение таблицы символов в файлеКоличество записей в таблице символовРазмер заголовкаf_f lagsФлаги, указывающие на тип файла, присутствие символьной инфор%мации и т. д.Заголовок COFF присутствует в исполняемых файлах, промежуточныхобъектных файлах и библиотечных архивах. Каждый исполняемый файлкроме заголовка COFF содержит заголовокхранящий информацию,необходимую ядру системы для запуска(табл. 2.6).Таблица 2.6. Поля заголовкаПолеОписаниеtsizedsizeНомер версии заголовкаРазмер раздела инструкций (text)Размер инициализированных данных (data)bsizeРазмер неинициализированных данных (bss)В SCO UNIX заголовоксамого ядра используется программой начальной загрузкидля запуска ядра и передачи ему управления при инициализации системы.www.books-shop.comГлава 2.программирования UNIXТаблица 2.6 (продолжение)ПолеОписаниеentryТочка входа программыtext_start Адрес в начала сегмента инструкций виртуальной памятиdata_start Адрес в начала сегмента данных виртуальной памятиВсе файлы формата COFF имеют один или более разделов, каждый из ко!торых описывается своим заголовком.
В заголовке хранится имя раздела.bss или любое другое, установленное соответствующей дирек!тивой ассемблера), размер раздела, его расположение в файле и виртуаль!ной адрес после запуска программы на выполнение. Заголовки разделовследуют сразу за заголовком файла.Таблицы символов и строк являются основой системы отладки. Символомявляется любая переменная, имя функции или метка, определенные впрограмме.Каждая запись в таблице символов хранит имя символа, его виртуальныйадрес, номер раздела, в котором определен символ, тип, класс хранения(автоматический, регистровый и т. д.).
Если имя символа занимает большевосьми байт, то оно хранится в таблице строк. В этом случае в поле именисимвола указывается смещение имени символа в таблице строк.С помощью символьной информации можно определить виртуальный ад!рес некоторого символа. Одним из очевидных применений этой возмож!ности является использование символьной информации в программах!отладчиках. Эта возможность используется некоторыми программами, на!пример, утилитой ps(l), отображающей состояние процессов в системе.Выполнение программы в операционной системе UNIXВыполнение программы начинается с создания в памяти ее образа и свя!занных с процессом структур ядра операционной системы, инициализациии передаче управления инструкциям программы. Завершение программыведет к освобождению памяти и соответствующих структур ядра. Образпрограммы в памяти содержит, как минимум, сегменты инструкций иданных, созданные компилятором, а также стек для храненияских переменных при выполнении программы.ЗапускФункцияявляется первой функцией, определенной пользователем(т.
е. явно описанной в исходном тексте программы), которой будет перс!www.books-shop.comВыполнение программы в операционной системе UNIX115дано управление после создания соответствующего окружения запускае!мой на выполнение программы. Традиционно функцияопределяет!ся следующим образом:argc, charcharПервый аргумент (argc) определяет число параметров, переданных про!грамме, включая ее имя.Указатели на каждый из параметров передаются в массиве argv [такимобразом, черезадресуется строка, содержащая имя программы,argvуказывает на первый параметр и т. д. до argvМассив envp [ ] содержит указатели на переменные окружения, передавае!мые программе. Каждая переменная представляет собой строку видаМы уже познакомились с пере!менными окружения в главе 1, когда обсуждали командный интерпрета!тор.
Сейчас же мы остановимся на их программной "анатомии".Стандарт ANSI С определяет только два первых аргумента функции— argc и argv. Стандарт POSIX.1 определяет также аргумент envp,хотя рекомендует передачу окружения программы производить через гло!бальную переменную environ, как это показано на рис. 2.6:extern charРекомендуется следовать последнему формату передачи для лучшей пере!носимости программ на другие платформы UNIX.Рис. 2.6.
Передача переменных окруженияПриведем пример программы, соответствующую стандартукото!рая выводит значения всех аргументов, переданных функциичислопереданных параметров, сами параметры и значения первых десяти пере!менных окружения.ttincludeextern charargc,charwww.books-shop.com162.программирования UNIXint iпараметров, переданныхпрограммеравноargv[0],fori++)=fori++)if (environ[i] != NULL)В результате компиляции будет создан исполняемый файл программы (поумолчанию a.out). Запустив его, мы увидим следующую информацию:$ a.out first second 3число параметров, переданных программеargv[l] = first= secondargv[3] = 3равно 3Максимальный объем памяти для хранения параметров и переменных ок!ружения программы ограничен величинойопределенной в фай!леЭто и другие системные ограничения могут быть получены спомощью функции sysconf(2).Для получения и установки значений конкретных переменных окруженияиспользуются две функции:иttinclude <stdlib.h>charcharвозвращает значение переменной окружения name, aintcharпомещает переменную и ее значениев окружениепрограммы.В качестве примера приведем программу, похожую по своей функцио!нальности на предыдущую, которая выборочно выводит значения пере!менных и устанавливает новые значения по желанию пользователя.ttinclude <stddef.h>tincludewww.books-shop.comВыполнение программы в операционной системе UNIXargc,{charcharопределена ли переменнаяif=== NULL)/*Если переменная не определена, получим от пользователя ее значение ипоместим переменную в окружение{TERM не определена, введите}else/*Если переменная TERM определена, предоставим пользователю возможностьизменить ее значение, после чего поместим ее в окружение{Change?getsif||{}}Сначала программа проверяет, определена ли переменная TERM.
Если пе!ременная TERM не определена, пользователю предлагается ввести ее значе!ние. Если же переменная TERM определена, пользователю предлагается из!менить ее значение, после чего новое значение помещается в окружениепрограммы.Запуск этой программы приведет к следующим результатам:$TERM=ansi. Change? [N]yTERM=vtlOOnew$К сожалению, введенное значение переменной будет действительно толькодля данного процесса и порожденных им процессов: если после завершенияпрограммы a.out вывести значение TERM, то видно, что оно не изменилось:$ echoansi$www.books-shop.comГлава 2.программирования UNIXНаследование окружения программы мы обсудим в разделе "Создание иуправление процессами" далее в этой главе.Переменные окружения, как и параметры, позволяют передавать програм!ме некоторую информацию.
Однако если программа является интерактив!ной, основную информацию она, скорее всего, будет получать непосредст!венно от пользователя. В связи с этим встает вопрос: каким образом про!грамма узнает, где находится пользователь, чтобы правильно считывать ивыводить информацию? Другими словами, программе необходимо знать, скаким терминальным устройством работает пользователь, запустивший ее.Обычно при запуске программы на выполнение из командной строки shellавтоматически устанавливает для нее три стандартных потока вво!да/вывода: для ввода данных, для вывода информации и для вывода сооб!щений об ошибках.
Начальную ассоциацию этих потоков (их файловыхдескрипторов) с конкретными устройствами производит терминальный сер!вер (в большинстве систем это процесскоторый открывает спе!циальный файл устройства, связанный с терминалом пользователя, и по!лучает соответствующие дескрипторы. Эти потоки наследует командныйинтерпретатор shell и передает их запускаемой программе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
