Linux 环境变量

目录

0.前言

1.什么是环境变量

[2. 常见的环境变量](#2. 常见的环境变量)

[3. 用 echo 查看环境变量](#3. 用 echo 查看环境变量)

[3.1 示例](#3.1 示例)

[3.2 思考](#3.2 思考)

[3.2.1测试 PATH](#3.2.1测试 PATH)

[3.2.2测试 HOME](#3.2.2测试 HOME)

[4. 与环境变量相关的命令](#4. 与环境变量相关的命令)

5.获取环境变量的其他方法

[5.1 使用 main(int argc, char *argv[], char *env[])](#5.1 使用 main(int argc, char *argv[], char *env[]))

[5.2 使用 extern char **environ;](#5.2 使用 extern char **environ;)

[5.3 使用 getenv()](#5.3 使用 getenv())

[6. 环境变量的组织方式](#6. 环境变量的组织方式)

7.环境变量具有全局属性

8.小结

（图像由AI生成）

0.前言

在之前的内容中，我们已经探讨了进程的基本概念、进程优先级等相关知识。接下来，我们将继续深入介绍Linux系统中一个非常重要的概念------环境变量。环境变量不仅仅对操作系统有重要的影响，还对我们在Linux上的编程、调试、运行程序有着至关重要的作用。

1.什么是环境变量

环境变量（environment variables）是操作系统中一种用于指定操作环境的参数。这些变量以键值对的形式存在，允许操作系统和应用程序根据设定的环境进行相应的运行和配置。

环境变量的核心作用是传递信息，帮助操作系统和应用程序了解系统的配置和状态。例如，当我们编写C/C++代码并进行编译时，编译器会查找相关的库文件、头文件和编译选项，但我们不需要手动指定这些路径。原因是系统中已经设置了相关的环境变量，如LIBRARY_PATH、INCLUDE_PATH等，编译器会根据这些变量自动查找所需资源。因此，环境变量使得复杂的系统配置变得简单高效。

环境变量的种类

系统级环境变量 ：这些变量在系统启动时由操作系统初始化，通常影响所有用户和系统进程。系统级变量可以通过编辑系统配置文件（如/etc/profile或/etc/environment）进行设置。它们在系统范围内生效，确保所有用户共享相同的系统配置。
用户级环境变量 ：这些变量由用户在其个人配置文件中定义，影响该用户在当前会话中的操作。常见的用户级环境变量配置文件有~/.bashrc或~/.bash_profile。这些变量仅对当前用户和该用户启动的进程有效，适合定制化用户的操作环境。

2. 常见的环境变量

在Linux系统中，有一些常见的环境变量，它们在日常使用和系统操作中发挥着重要作用：

PATH ：定义系统查找可执行文件的目录路径。当我们在终端中输入命令时，系统会根据PATH中的目录顺序查找该命令的可执行文件。如果找到，就会执行该命令，否则提示找不到命令。
HOME ：指向当前用户的主目录。用户的个人文件、配置文件等通常存放在这个目录中，用户可以通过$HOME轻松访问自己的文件。
SHELL ：定义用户当前使用的Shell类型，如/bin/bash表示使用Bash Shell，/bin/zsh表示使用Zsh Shell。这决定了用户在终端中的命令解释器。

3. 用 `echo` 查看环境变量

在Linux中，使用echo命令可以很方便地查看环境变量的值。通过echo $变量名的方式，我们能够直观地显示某个环境变量的当前设置。例如，查看PATH、HOME等环境变量。

3.1 示例

使用echo查看PATH变量的值：

使用echo查看HOME变量的值：

3.2 思考

通过实际操作，理解环境变量的影响非常重要。我们可以通过以下步骤来测试和理解PATH和HOME的作用。

3.2.1测试 PATH

创建hello.c文件

首先，我们创建一个简单的C程序文件hello.c，内容如下：
cpp 复制代码
```
#include <stdio.h>
int main() {
    printf("Hello, World!\n");
    return 0;
}
```
编译hello.c

使用gcc或其他C编译器将hello.c编译成可执行文件：
bash 复制代码
```
gcc hello.c -o hello
```
对比./hello与hello执行
- 直接在当前目录下执行./hello，成功输出"Hello, World!"：
  bash 复制代码
```
./hello
```
- 然后尝试直接输入hello运行，会提示找不到命令。这是因为我们的程序不在PATH环境变量指定的目录中，系统无法找到它。
将程序路径加入PATH

我们可以将当前目录加入到PATH环境变量中，这样就可以直接通过hello运行程序：

export PATH=$PATH:/path/to/hello

（注意：/path/to/hello应该替换为实际的程序路径）
对比测试

重新运行hello，此时系统能够找到程序并执行。我们可以看到添加路径后，不用再输入./hello，可以直接输入hello来运行程序。
其他方法

除了修改PATH变量，还可以通过以下方式使程序可以直接运行：
- 将可执行文件放置在系统的某个PATH包含的目录中，如/usr/local/bin。
- 为程序创建软链接，将链接文件放在PATH目录中。

3.2.2测试 HOME

用root和普通用户分别执行echo $HOME
- 使用root用户运行echo $HOME：
  bash 复制代码
```
echo $HOME
```
  输出结果通常为/root，这是root用户的主目录。
- 切换到普通用户并运行echo $HOME，输出结果为/home/username，其中username为当前用户的名称。

4. 与环境变量相关的命令

在Linux中，管理和操作环境变量的常用命令包括echo、export、env、unset和set，它们分别具有不同的功能：

echo：用于查看环境变量的值。由于前面已经介绍过（见3.1），此处不再演示。
export ：用于设置或修改环境变量，并使其在当前会话的子进程中生效。

示例：
bash 复制代码
```
export PATH=$PATH:/new/path
```
env ：用于显示当前的所有环境变量，或临时设置环境变量来运行某个命令。

示例：
bash 复制代码
```
env
```
unset ：用于删除指定的环境变量。

示例：
bash 复制代码
```
unset PATH
```
set ：用于设置或显示shell变量和环境变量的值，通常用于配置shell的运行环境。

示例：
bash 复制代码
```
set
```

5.获取环境变量的其他方法

除了通过命令行工具获取环境变量外，在C语言编程中，可以通过多种方式访问和获取环境变量。以下介绍三种常用的方法：通过main函数的参数、environ变量以及getenv()函数。

5.1 使用 `main(int argc, char argv[], char env[])`

在某些C语言的实现中，main函数可以接收第三个参数env[]，它是一个指向环境变量字符串的指针数组。通过遍历env[]，可以获取所有的环境变量。

示例：

cpp 复制代码

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[], char *env[]) {
    for (int i = 0; env[i] != NULL; i++) {
        printf("%s\n", env[i]);
    }
    return 0;
}

这个程序会输出系统中所有的环境变量。

5.2 使用 `extern char **environ;`

在大多数Unix/Linux系统中，environ是一个外部全局变量，它是一个指向所有环境变量的指针数组。通过访问environ，可以获取到与env[]类似的效果。

示例：

cpp 复制代码

#include <stdio.h>

extern char **environ;

int main() {
    for (int i = 0; environ[i] != NULL; i++) {
        printf("%s\n", environ[i]);
    }
    return 0;
}

这个程序同样会输出所有的环境变量。

5.3 使用 `getenv()`

getenv()函数用于获取单个环境变量的值。传递环境变量的名称作为参数，返回该变量的值，如果变量不存在则返回NULL。

cpp 复制代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    char *path = getenv("PATH");
    if (path != NULL) {
        printf("PATH: %s\n", path);
    } else {
        printf("PATH environment variable not found.\n");
    }
    return 0;
}

这个程序会输出PATH环境变量的值。

6. 环境变量的组织方式

在Linux系统中，每个程序在启动时都会接收到一张环境表 ，这张表是一个由字符指针组成的数组。每个字符指针指向一个以'\0'（空字符）结尾的字符串，这个字符串包含了环境变量的名称和值。环境变量的形式通常是NAME=VALUE，如HOME=/home/user、PATH=/usr/bin:/bin等。

从图片中可以看到，environ是一个指向指针数组的指针。数组中的每个元素指向一个环境变量字符串，这些字符串的格式为NAME=VALUE，并且以'\0'结尾。这个指针数组最后一个元素是NULL，用于表示数组的结束。

环境变量的存储结构

指针数组 ：environ是一个指向指针数组的指针，每个数组元素是一个指向具体环境变量的指针。每个环境变量的值都是一个字符串，采用"NAME=VALUE"的格式。
环境变量字符串 ：每个指针指向的是一个以\0结尾的字符串，表示环境变量的名称和值。例如，HOME=/home/akaedu\0 表示环境变量HOME的值是/home/akaedu。
结束标记 ：指针数组的最后一个元素是NULL，用于标记环境表的结束。程序可以通过遍历数组，直到遇到NULL，来逐个获取环境变量。

图中展示了environ的组织方式，环境表包含了四个常见的环境变量：

HOME=/home/akaedu
PATH=/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin
SHELL=/bin/bash
USER=akaedu

每个环境变量都是以\0结尾的字符串，并通过指针关联到指针数组中的相应位置。指针数组中最后一个元素是NULL，表示环境表的结束。

7.环境变量具有全局属性

在Linux和大多数操作系统中，环境变量具有全局属性 ，这意味着一旦某个环境变量被设置，它不仅对当前进程有效，还可以被该进程创建的子进程继承和使用。这种机制为系统中多个进程之间共享环境信息提供了便捷途径。

当一个进程启动另一个子进程时，子进程会自动继承父进程的环境变量。这种继承机制确保了子进程可以在相同的环境中运行，并使用父进程定义的路径、配置等。例如：

当我们在终端中启动一个Shell，所有在这个Shell中运行的程序都会继承Shell中的环境变量。
如果在终端中设置了某个环境变量，如export VAR=value，随后启动的程序（例如编辑器或编译器）都能够访问到这个变量。

示例

父进程中设置环境变量：
bash 复制代码
```
export MY_VAR="Hello, World!"
```
启动子进程 ：运行一个新进程，比如bash或某个应用程序，子进程将继承MY_VAR变量：
bash 复制代码
```
echo $MY_VAR
```
结果：子进程能够正确输出MY_VAR的值Hello, World!，说明它继承了父进程中的环境变量。

注意事项

临时性 ：环境变量虽然具有全局属性，但仅在当前会话中有效。一旦用户关闭当前的Shell或终端，所有设置的环境变量都会丢失。为了使其持久生效，通常需要将其写入诸如~/.bashrc或~/.profile等配置文件中。
修改和继承 ：子进程可以修改自己继承的环境变量，但这些修改不会影响父进程。例如，子进程可以更改自己的PATH，但父进程的PATH不会受到影响。

8.小结

本博客介绍了Linux环境变量的概念及其重要性，解释了如何查看、设置和管理环境变量，常见的环境变量如PATH、HOME等，以及如何通过C语言获取环境变量。此外，讨论了环境变量的全局属性及其在父子进程之间的继承性，展示了环境变量在操作系统中的灵活应用和组织方式，帮助用户更好地理解和使用环境变量来配置和优化系统环境。