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==== 学习内容 ====
===== 《Head First C 嗨翻 C 语言》第 9 章 =====

====== 一、 系统调用和内核 (System Calls and Kernel) ======

* '''系统调用 (System Call):''' C程序与操作系统内核沟通的机制 。它是操作系统内核中的函数，C标准库的大部分功能（例如printf()）都依赖于它们来与硬件交互 。
* '''内核 (Kernel):''' 计算机中最重要的程序，负责管理三方面：
    * '''进程 (Processes):''' 加载程序到内存并创建进程，确保它们获得所需资源，并监控进程状态 。
    * '''存储器 (Memory):''' 分配和管理每个进程的存储器大小，并可能使用磁盘交换来增加虚拟存储器空间 。
    * '''硬件 (Hardware):''' 通过设备驱动与计算机上的设备（如键盘、屏幕）进行交互 。

====== 二、 system() 函数 ======

* '''功能:''' 接收一个字符串参数，并将其作为命令执行 。
* '''用途:''' 是在代码中运行其他程序的捷径，尤其适用于建立快速原型，可以避免编写大量的C代码 。
* '''缺点/安全问题:'''
    * system()必须解释命令字符串，这容易出错 。
    * 存在'''命令行注入'''的安全风险，用户可以通过在输入文本中注入命令行代码（例如使用&&）来运行任意命令 。
    * 其他问题包括注释文本中的引号（撇号）破坏命令引号，以及PATH变量可能导致调用错误的程序 。

====== 三、 exec() 家族函数 ======

* '''功能:''' 运行其他程序来'''替换'''当前的进程 。新程序启动后会沿用原有进程的PID（进程标识符）。它通过明确指定要运行的程序来消除system()的歧义问题 。
* '''进程 (Process):''' 存储器中运行的程序，由一个数字（进程标识符，PID）来标识 。
* '''函数命名规则:''' exec 后可跟 l 或 v，以及可选的 p 和 e 。
    * l ('''L'''ist): 接收参数列表 。
    * v ('''V'''ector): 接收参数数组或向量 。
    * p ('''P'''ATH): 根据 PATH 环境变量查找程序 。
    * e ('''E'''nvironment): 接收环境变量字符串数组 。
    * '''参数列表函数示例:''' execl(), execlp(), execle() 。参数列表必须以 NULL 结束 。
    * '''参数数组函数示例:''' execv(), execvp(), execve() 。
* '''环境变量 (Environment Variables):'''
    * 每个进程都有一组环境变量 。
    * C程序可以使用 stdlib.h 中的 getenv() 函数读取环境变量 。
    * 使用以 e 结尾的 exec() 函数（如 execle()）可以传递新的环境变量数组，数组格式为 "变量名=值"，并以 NULL 结束 。

====== 四、 错误处理 (Error Handling) ======

* '''exec() 错误判断:''' 如果 exec() 调用成功，当前程序会停止运行；如果失败，程序会继续运行 exec() 之后的代码 。
* '''失败黄金法则:''' 大多数系统调用失败时会遵循以下原则：
    * 返回 -1 。
    * 将全局变量 errno 设为错误码 。
* '''errno:''' 定义在 errno.h 中的全局变量，用于保存系统调用的错误码 。
* '''strerror():''' 定义在 string.h 中，可以将 errno 错误码转换为可读的标准错误消息 。

====== 五、 fork() 函数 ======

* '''问题背景:''' 由于 exec() 会替换当前进程，如果在循环中直接调用 exec()，程序只会执行一次 exec() 就会终止 。
* '''功能:''' fork() 系统调用会'''克隆'''当前进程，创建一个新的子进程 。父进程和子进程会从 fork() 调用后的同一行代码开始执行 。
* '''返回值区分:'''
    * '''子进程 (Child Process):''' fork() 返回 '''0''' 。
    * '''父进程 (Parent Process):''' fork() 返回 '''非零值'''（即子进程的PID）。
    * '''失败:''' fork() 返回 '''-1''' 。
* '''fork() + exec() 模式:''' 在 '''子进程''' 中调用 exec() 函数来替换自身运行新程序，从而允许 '''父进程''' 继续运行，实现并发或连续操作 。
* '''效率技巧:''' 操作系统使用“写时复制”（copy on-write）技术，父子进程最初共享数据，只有当其中一方尝试修改数据时，系统才会进行复制.
* '''平台限制:''' Windows 系统本身不支持 fork()，但在 Cygwin 等环境中可以通过模拟实现 。

我最近学习了这些知识点，请使用苏格拉底方式提问我，一次一个问题