Linux：环境变量

1.环境变量

1.1 概念引入

• 环境变量：一般是指在操作系统中用来指定操作系统运行环境的一些参数，并且在系统当中通常具有全局特性

一般概念都是总结性的，在讲环境变量前来想这样一个问题：

为什么自己编写的可执行文件在命令行运行时要以 ./ （./ 表示当前目录下） 才能将这个程序跑起来？

命令也是程序，为啥输入命令的时候就不用带 ./ ？例如：ls、cd、pwd…

这就关乎到一个环境变量：PATH

1.2 PATH 环境变量

• PATH环境变量：主要用于存储一系列由冒号分隔的目录路径，在这些目录路径中存放着可执行文件。当用户在命令行中尝试运行一个程序时，操作系统会在这些目录中查找相应的可执行文件。

在Linux下，将可执行文件放在这些目录下，执行时可以不用带上 ./，就像命令式那般使用。

1.2.1 读取环境变量内容 ：echo

• echo ：是用于查看变量或者在终端打印字符串的命令

如果我们直接使用 echo 命令的话会出现以下情况：

在查看环境变量时需要带上 $符号：

• $ ：像是C语言的指针的作用，带上 $ 符号可以将变量内容打印出来

下面是正确查看 PATH环境变量内容的方法：

我们将自己编写的可执行文件的文件目录设置在PATH环境变量里，就可以实现像命令式使用我们自己的可执行文件。

简单编写一个可执行文件：

正常的运行该文件是需要带上 ./的：

下面我们将这个可执行文件的路径添加到 PATH 环境变量里。

1.2.1 设置环境变量： export

语法：export 环境变量名=添加的内容

export PATH=$PATH:目录路径
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下面将当前目录的路径添加到 PATH环境变量内容中：

下面再将刚刚编写的可执行文件不带 ./ 进行运行：

切记不要在添加路径时将 PATH 环境变量写成如下情况：

export PATH=目录路径
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运行自己的可执行文件是没有问题，但是

上述操作会造成 PATH 环境变量的原有目录路径都被替换成新目录的路径，想要恢复的话只能退出当前用户重新登录

因此 PATH 环境变量的作用是：当用户要求系统运行一个程序而没有告诉它程序所在的完整路径时，系统除了在当前目录下面寻找此程序外，还会到PATH环境变量中指定的路径去找。通过正确设置PATH环境变量，用户可以更方便地运行程序，而不必每次都输入完整的程序路径

当然系统中不仅仅只有一个 PATH 环境变量，还存在很多不同功能的环境变量。

例如：USER环境变量

1.3 USER 环境变量

当一个用户登录时，USER环境变量就会记录下当前机器登录的用户。

不同用户登录Linux时，USER环境变量指向的内容都会不一样。

下面以root身份进行登录，再来查看 USER环境变量：

在Linux中，创建的文件都是有不同属性和权限。操作系统为了区分哪些文件可以被哪些用户进行读写，就是通过USER环境变量来控制的。

2.环境变量的组织形式（表）

• 诸多的环境变量组织起来就变成了一张表，叫做 环境变量表。它是一个内存级别的一张表，每当在用户登录操作系统时，都会创建一张属于当前用户的环境变量表

内存级别表示：这张表不是在磁盘中进行维护，当用户登录操作系统时，环境变量表会在内存中创建。当用户退出登录或是重新登录时，这张表就会被重新刷新初始化。

环境变量对应的数据存储在系统对应的配置文件中，配置文件的位置在当前用户家目录下：

用vim打开

可以看.bash_profile 和 .bashrc 这两个文件其实就是两个 shell 脚本，当用户登录成功后就会按照这些配置文件对环境变量进行配置。进而形成一张内存级别的表

这个表是一个字符指针数组，数组种的每个元素都是指向一个以 \0 结尾的环境字符串

环境变量表实际上是指每个进程所持有的环境变量集合的抽象表示（记住这句话，后面会提到）。表中的每个条目都是形如key--val的键值对。

下面来查看一下环境变量表长什么样：

2.1 env 命令查看所有的环境变量

在Linux中 shell 是一个命令行解释器，它是一个进程，对应的它有属于他的一张环境变量表。

在终端输入命令 ：env 可以查看对应的环境变量表

env 
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输出的内容很多，但是可以看到几个熟悉的字眼，例如：USER、PATH、HOME。

可以看到一些规律，每一个条目中都有 大写字母 = 环境变量对应的内容，就是上面所说的键值对。

每一个大写字母单词代表就是一个环境变量，等号右边就是对应环境变量的有用的信息

除了用命令方式查看，也可以利用代码的方式来查看环境变量表。

2.2 用代码的方式查看环境变量

开始前，重新认识一下 main 函数：

main 函数是我们自己写的代码运行时的入口，这个是基于我们平时的认知。

但从现在开始就要用另一种方式去看待 main函数。

main 函数是一个函数，是一个函数那么就可以被传参，是函数就是可以被调用。

那么问题来了 main 函数是被谁调用的呢？当然是 bash ！为什么这么说？

在命令行中运行一个程序的过程就是创建进程，使用./操作其实就是 shell 调用这个程序的 main 函数的过程。

在调用 main 函数时，shell 会将环境变量表传给main函数。

你没有看错，在main函数中是可以传参的。main函数不仅可以传参，而且参数有三个之多。

main 函数中可以传入三个参数分别是：int argc 、char* argv[ ]、 char* envp[ ]

提示：这里先介绍main函数的最后一个参数 envp ，该篇博客后续内容会介绍前面两个参数的作用。

参数 char* envp[] 作用是用来接收环境变量表的

2.2.1 利用 char* envp[ ] 参数查看环境变量

• main 函数的第三个参数的类型为：字符指针数组，数组内的每一个指针都是指向对应的不同的环境变量的地址

前面提到过：环境变量表实质上就是一个字符指针数组，在这里有所不同的是数组的最后一个元素为NULL。

因此我们可以用代码的方式将环境变量输出：

字符指针数组中的最后一个元素为空，那么就可以将 NULL值设置为结束的条件，下面看看运行结果：

数组中的每一个元素都是一个字符指针，打印结果就是一个环境变量字符串。

查看环境变量的方法还有两种，接着往下看：

2.2.2 利用全局变量查看环境变量

在C语言中有那么一个全局变量也可以用来查看环境变量：

char** environ;
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它是一个二级指针，可以存储一个char* 类型的地址，前面说到环境变量本质就是一张表，表中存储的是不同环境变量的字符串首元素地址，而这个全局变量就是指向环境变量表的首地址。通过这个全局变量就可以将环境变量表中的元素都打印出来。

使用这个全局变量时需要包含一个头文件：#include ，当然也需要进行 extern 声明一下，毕竟是在库中。

打印结果如下：

上面两个方法，不是使用参数，就是使用全局变量，很麻烦。有没有一种便捷方式去访问呢？

当然有，下面是第三种方式：

2.2.3 调用函数的方式去查看环境变量

这个函数为：

char* getenv(const char* name);
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使用这个函数前也是需要包含头文件的，这个头文件为：#include

将需要用到的环境变量名称传递给 getenv 函数，该函数拿到参数后就会在环境变量表中依次对比。

如果查到对应的环境变量存在，会返回对应环境变量的首元素地址；否则会返回NULL。

通过函数调用环境变量是最常用的方式，按照用户的需求去调用需要用到的环境变量。

到这里环境变量是什么？有什么用？怎么调用？都解决了。

但是还有一个问题没有解决，那就是为什么说环境变量表在每个进程中都持有？

3. shell 中的变量

在讲 main 的时候提到过，是 shell 将环境变量表传递给main函数的。

shell 是命令行解释器，可以说 shell 本身就是程序，在Linux中的任何操作都绕不过它。命令也是程序，例如命令：ls、pwd、cat、mkdir… 。使用这些命令的时候，对应都是在 shell 进程中创建子进程的过程。

是程序就是可以创建变量，在 shell 中可以创建属于自己命名的内部变量甚至是环境变量。

举个例子，创建一个简单的变量：

注意：查看变量内容时加上$符号

在 shell 中创建环境变量，在创建普通变量方法上再加上 export命令就能将这个变量变成环境变量：

再来查看一下环境变量表：

讲环境变量表的时候说过，环境变量这个表就是一张内存级别的表。当用户登录时OS会按照对应的配置文件内容，在shell中创建属于这个用户的环境变量表。

我们往 shell 创建普通变量时，这个过程就好比在shell内部中 malloc 一段字符空间，然后去存储这个变量的内容。

往shell 创建一个环境变量，这个操作就是在shell中创建普通变量的过程上，再向 shell 中的环境变量表再添加一个字符指针，让表中的指针的去指向这个变量的内容。

在 shell 中执行命令或是可执行文件时，即是在shell 中创建子进程，shell 会把环境变量表传递给子进程，这也是为什么 main函数的参数可以访问到环境变量的原因。

4. main函数参数的作用

调用环境变量说过 main 函数的 char* envp[ ] 参数的作用，这里主要来介绍 main 函数的另外两个参数的作用。

main 函数前两个参数如下：

int main(int argc, char* argv[]);
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• char* argv[] 是一个字符指针数组，第一个元素是当前程序的名称，其他元素用于存储传递给程序的命令行参数
• int argc 表示传递给main函数的命令行参数的数量，argc 的值至少为1，表示程序的名称

往 shell 输入命令时，首先是命令的名称，如果要让命令实现不同功能就加上不同的选项。

将命令和命令选项输入到 shell 命令行解释器，shell 会将当前命令进行统计分析。

例如在shell中输入：ls -a -l

shell 会将 ls 命令名称的信息存储到 argv[0]；而 -a、-l 选项会依次存储放到字符指针数组的 argv[1]、 argv[2]位置。
再将命令的名称、命令选项个数一个个相加起来，再存储到 argc 变量中。

shell 通过传参的方式将 argc 和 argv 传到当前程序的 main 函数中。main 函数通过这两个参数再利用条件语句，去判断用户输入了哪些命令选项，从而实现不同的功能。

下面来看看实操：

1. 运行程序，分别打印出带选项存在 argv 数组中的储位置：

2. 实现输入不同选项，让程序表现不同的功能

Linux 环境变量就讲到这里，感谢大家观看！