argc、argv、envp的内存布局

Question

据我了解，环境变量的值直接位于内存中以 NULL 结尾的 argv 值之后。除了 env 变量之外，还存在 auxv。

环境变量的布局究竟是怎样的——这个布局是在哪里指定/记录的？它适用于哪些系统？

Answer 1

一个简单的答案是：程序调用时的堆栈布局由二进制格式定义定义（例如 ELF 规范：http://refspecs.linuxbase.org/elf/abi386-4.pdf，exec 上的初始堆栈布局请查看图 3-31） .

由于 Linux 不限于 ELF 可执行文件，并且可以使用其 binfmt 解释器框架支持多种二进制格式，因此 argv/envp 数据的实际处理分两个阶段进行。

首先，当sys_execve系统调用被调用时，内核会为新的进程栈创建一个虚拟内存映射。然后它将使用堆栈底部的一页或几页（最多 32 页任意限制）来存储提供的 argv/envp 参数的副本：

bprm->exec = bprm->p;
retval = copy_strings(bprm->envc, envp, bprm);
if (retval < 0)
    goto out;

retval = copy_strings(bprm->argc, argv, bprm);
if (retval < 0)
    goto out;

(http://code.metager.de/source/xref/linux/stable/fs/exec.c#1502)

在第二阶段，bprm 对象被传递给binfmt 解释器（连同相关的内存映射）。解释器，除其他外，会将附加信息推送到堆栈，包括参数/环境条目计数和指针。对于 elf 可执行文件，它将发生在 create_elf_tables:

/* Now, let's put argc (and argv, envp if appropriate) on the stack */
if (__put_user(argc, sp++))
    return -EFAULT;
argv = sp;
envp = argv + argc + 1;

/* Populate argv and envp */
p = current->mm->arg_end = current->mm->arg_start;
while (argc-- > 0) {...

(http://code.metager.de/source/xref/linux/stable/fs/binfmt_elf.c#293)

这里的解释器实际上是在构建上面链接的规范中图 3-31 中概述的结构。