关于进程和线程对于全局变量共享的问题学习总结

转载于 http://blog.csdn.net/shaohui973/article/details/8142797

进程和线程的共享

本文档可以说明以下几个问题：

问题一：多进程编程中，不同进程是否可以通过全局变量来通信?

问题二：多线程编程中，不同线程是否可以通过全局变量来通信？

在说明这两个问题之前，首先说明对于进程使用的内存的分段结构(高地址—>低地址)：

环境变量： 存放进程的环境变量信息。

栈： 临时变量、返回地址、函数入参等。

堆： malloc就在这地方申请。

BSS段： 存放未初始化的全局变量，未初始化的静态变量(无论该静态变量在函数内定义还是函数外定义，都存放在这里)。

数据段(DS)：存放初始化过的全局变量，初始化过的静态变量。

代码段(CS)：存放程序的代码。

【问题一】

对于兄弟的进程或者父子进程中有一方使用了exec族函数(进程的代码、数据全部被替换，实际使用的物理内存也是重新申请的)，进程的代码段、数据段、堆栈段都是独立的，没有任何关系，当然系统会为为他们各自都维护页目录和页表信息(每个进程有自己的页目录和页表)。

对于父子进程，假设我们在代码中定义了一个全局变量g_test =1;当使用fork()系统调用时，子进程使用的页目录和页表是复制父进程的，所有此时父子进程共享所有数据(当然fork()的返回值不一样，信号位图也不一样)，所以这个时候父子进程读取全局变量g_test的值以及地址都是一样的，因为g_test是被共享的，g_test这块内存在两个进程的页表中都映射了同一块物理内存。

如果之后父子进程中有一方执行了写操作(比如子进程进行g_test++)，子进程在在查找页表时会发现这页内存是共享的(内存引用计数大于1)，这时候就触发了写时复制COW机制，系统会为子进程申请一页新内存，并拷贝父进程g_test所在内存页的数据到子进程新申请的内存中，并更新子进程中页表信息(g_test所对应的线性地址映射到新内存)，然后再执行g_test++操作。

此时父子进程访问g_test时，虽然变量名一样，变量的线性地址一样(printf(&g_test))，但是他们的值是不一样的，因为这个时候，父子进程的g_test被映射到了不同的物理内存中。

【问题二】

首先对于不同进程的线程而言，他们没有什么关系的(代码段、数据段等都不同)，所以不能通过全局变量来通信。

但是对于同一进程内的线程，他们是可以通过全局变量来通信的。

同一进程内的线程，他们都共享进程的代码段、数据段、BSS段。页目录和页表应该是使用进程的页目录和页表。

对于上面的描述，又产生一个新问题：我们在编写驱动程序的时候，对于全局变量的使用一般都要考虑并发，也就是说这时候全局变量是共享的，这和问题一有出入。

实际上，当进程进入内核执行时，所有进程共享内核的代码段和数据段，所以在内核中，全局变量是共享的，访问时要考虑并发和竞态。(所有进程共享内核的页目录和页表结构)