Linux操作系统之进程（四）：命令行参数与环境变量

目录

前言：

什么是命令行参数

什么是环境变量

认识环境变量

PATH环境变量

HOME

USER

OLDPWD

本地变量

本地变量与环境变量的差异

核心要点回顾

结语：

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前言：

大家好，今天给大家带来的是一个非常简单，但也十分重要知识点，命令行参数与环境变量的有关内容。要理解本文的知识点，需要有一些前置的基础，具体可以查看我的Linux系统文章的专栏：跳转地址

什么是命令行参数

从广义的概念上来讲，命令行参数是指在执行程序时通过命令行界面(如终端、命令提示符等)传递给程序的额外信息或选项。

大家在Linux系统中在终端输入各种指令，后面的选项其实就是命令行参数。

那么大家知道这些命令，例如ls -l，ps -ajx的本质是什么吗？

今天让我来告诉你吧。他们的本质其实就是一个程序。

大家在学习C语言时，main函数后面有着参数吗？大多数情况下都没有吧。

但实际上，在 C 语言 中，main() 函数可以接收 命令行参数（command-line arguments），其标准形式如下：

int main(int argc, char *argv[]) { ... }

我们把main函数的（int argc，char * argv[]）称为命令行列表，argc为参数的个数，argv是参数的清单。

参数	类型	说明
argc	int	参数个数（Argument Count），包括程序名本身
argv	char*[]	参数向量（Argument Vector），字符串数组，存储所有参数

这些都是理论，大家可能理解不了，那么就实战来看一下吧！

我们现在有以下文件：

Makefile：

# 定义编译器和编译选项
CXX = g++
CXXFLAGS = -Wall -std=c++11

# 定义目标文件和可执行文件名
TARGET = test
SRC = test.c

# 默认目标
all: $(TARGET)

# 直接生成可执行文件（不生成.o文件）
$(TARGET): $(SRC)
	$(CXX) $(CXXFLAGS) -o $@ $<

# 清理生成的文件
clean:
	rm -f $(TARGET)

# 运行程序
run: $(TARGET)
	./$(TARGET)

.PHONY: all clean run

test.c:

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[]) 
{
    printf("命令行参数个数: %d\n", argc);
    for (int i = 0; i < argc; i++) 
    {
        printf("参数 %d: %s\n", i, argv[i]);
    }
}

我们在终端，当前文件夹路径下输入make生成可执行文件test,随后./test运行该文件：

我们看见，输出的结果为1，参数打印的结果刚好是我们的运行命令：./test

那我们再多测试几次呢？

我们大概可以得出结论，我们运行程序，就相当于调用main函数，给main函数传参。

按照空格打散的规则，划分为不同的字符串。argc就代表这些参数的个数，而argv这个字符串数组则负责保存这些参数。

我们在main函数中通过argv可以获取到这些参数，从而实现指令的那些不同选项的功能的划分，例如，我们可以写一个简单的例子：

我们修改test代码如下：

#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[]) 
{
    if(strcmp(argv[1],"-l") == 0)
    {
        printf("执行-l命令\n");
    }
    else if(strcmp(argv[1],"-a") == 0)
    {
        printf("执行-a命令\n");
    }
    else
    {
        printf("没有找到命令\n");
    }
}

make重新编译生成可执行文件。

这样，就模拟实现了一个简单的指令根据不同选项执行对应选项的功能。

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什么是环境变量

刚刚我们只展示了main函数的两个参数，但实际上，在 C 语言 中，除了标准的 argc 和 argv 之外，main() 函数在某些环境下（如 Linux/UNIX 系统 ）还可以接收 第三个参数 envp ，用于访问 环境变量。

那么什么是环境变量呢？

请看以下实验：

修改test.c代码如下：

#include <stdio.h>
#include<string.h>

int main(int argc, char *argv[], char *envp[]) 
{
    for(int i = 0; envp[i] != NULL; i++)
    {
        printf("第%d个环境变量: %s\n", i, envp[i]);
    }
}

运行test，有以下结果：

会给我们打印出这一系列的，形如：Key=Value格式的信息。

以此格式构建的，具有"全局"属性的变量，叫做全局变量。环境变量 是操作系统级别的 Key=Value 配置，用于影响所有子进程。

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认识环境变量

接下来，就让我们来认识几个环境变量，来增加我们对环境变量这个概念的理解与认识。

PATH环境变量

PATH 是操作系统中最重要的环境变量之一，它决定了 系统在哪些目录中查找可执行程序。当你输入一个命令（如 ls 、ps ）时，系统会按照 PATH 中列出的目录顺序搜索该命令对应的可执行文件。

我们知道，其实每个指令都是系统已经写好的可执行文件，那么为什么我们在执行我们的可执行文件时，都是路径+文件名的形式，比如可执行文件在当前路径，我们就是./+路径名，如果在其他路径，就是其他路径+文件名，可是我们执行系统指令时，却从来没有加过路径，输入名字就可以直接执行，这是为什么呢？

答案是，如果不带路径，我们的系统就找不到我们的文件。要是想让系统找到，由于系统默认在user/bin等目录下找，我们可以把exe拷贝到该目录。

但是为什么系统知道命令都在user/bin等目录下，这是什么原因呢？？

答案就是环境变量PATH，PATH告诉shell应该去哪里查！

PATH环境变量由多个路径组成，每一个路径之间：作为分隔符。Shell默认会去以冒号为分隔符的多个子路径下去查命令。

既然这样，如果我们修改一下PATH，增加我们当前test所在工作路径，那么岂不是执行test时就不用输入前置路径了吗？

请看以下实验：

我们用echo打印出该PATH环境变量，可以看见一开始是没有当前目录的。

随后我们pwd找到当前目录，通过PATH=$PATH:[当前目录]

修改PATH，可以看见，现在已经修改完毕了。

那我们此时使用test来运行可以吗？

依然是不行的，这是因为test本身其实是一个Shell的内置命令，优先级高于我们自己的程序，所以我们需要修改一下我们的可执行文件的名字。找到Makefile，修改最后生成文件名为Test。

重新编译生成可执行文件，输入Test：

可以发现已经可以直接运行了，那我们在进入上级目录试试：

也是可以的，这就验证了我们之前所说的：Shell默认会去以冒号为分隔符的多个子路径下去查命令。

但实际上，通过PATH=这个操作来修改是临时的，当我们重启终端，再次查看就会恢复为一开始的PATH。那么有没有什么方法可以永久修改呢？

有的兄弟，有的，像这样的方法我们还有九个（bushi）

在每次重新打开终端时，我们得先想一下，最初的PATH等环境变量，他们是怎么来的呢？

答案是在系统的配置文件里

用户登录云服务器时，系统会启动一个 登录 Shell 进程。该 Shell 会依次读取系统级和用户级的配置文件，最终形成自己的环境变量表。当 Shell 通过 fork() 创建子进程时，子进程会继承这份环境变量表的副本；若子进程调用exec() 加载新程序，默认会继续传递该环境变量表。(exec()代表 "执行"（execute），用于在当前进程中加载并运行一个新的程序。它不是一个单独的命令，而是一系列系统调用和 Shell 内置命令的统称。)

我们在自己的家目录输入 ll 指令，可以在这些文件中找到两个文件：

这两个文件就是我们的配置文件 （在部分系统中，.profile可能叫做.bash_profile）。

我们可以打开这两个文件看一眼：

可以看见，密密麻麻的全是配置文件。这也就是每次登录后，用户都第一时间处于自己的家目录的原因，因为只有在自己的家目录，才能找到这两个配置文件。

我们在.profile文件中可以查看到，这里是对我们的PATH环境变量配置的地方，我们可以尝试更改.profile文件：

在末尾添加这一段代码：

# 添加自定义路径到 PATH
if [ -d "/home/ubuntu/dailycode/命令行参数与环境变量博客代码" ] ; then
    PATH="/home/ubuntu/dailycode/命令行参数与环境变量博客代码:$PATH"
fi

注意，我们这里双引号的内容，应该替换成你想要增加的路径。我这里想要增加的是："/home/ubuntu/dailycode/命令行参数与环境变量博客代码"该路径。

保存并退出，我们打印一下PATH观看，

发现并没有失效，所以我们可以使用一下source命令使一个配置文件生效：

可以看见，PATH环境变量成功被改变了，重新进入终端，也是相同的PATH：

（记得把.profile改回原样哦~）

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HOME

在环境变量表中，还有一个环境变量叫做HOME，这个环境变量又有什么作用呢？

首先我们要先明确一个过程：

"当用户通过SSH登录Linux系统时，系统会为该会话创建一个新的bash进程作为登录Shell。这个bash进程首先会读取/etc/profile和用户主目录下的.profile等配置文件，通过这些配置文件设置自己的环境变量表和工作目录（cwd），然后才向用户呈现交互界面。此时的环境变量配置是专属于这个bash进程的，其他进程（包括后续创建的子进程）会继承这份环境变量的副本，但无法反向修改父进程的环境。"

"bash进程在初始化时，会将自己的当前工作目录（cwd）设置为用户主目录（即$HOME环境变量指向的路径）。所以这也就是为什么，我们在登录后默认处于自己的家目录的原因。HOME变量其实就是指向该用户的家目录"

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USER

在环境变量里，有一个叫做USER的环境变量。

这个环境变量用来标识当前登录用户的用户名 ，通常可以用来实现 程序判断用户身份，从而根据用户不同实现不同的供暖。

我们可以举一个小例子：

修改test.c代码如下：

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

int main(int argc, char *argv[], char *envp[]) 
{
    const char *who=getenv("USER");
    if(strcmp(who,"root")==0)
    {
        printf("你是root用户,执行root命令\n");
    }
    else if(strcmp(who,"ubuntu")==0)
    {
        printf("你是ubuntu用户,执行ubuntu命令\n");
    }
    else
    {
        printf("你是其他用户,执行其他命令\n");
    }
}

运行后有以下结果

随后我们用su命令将自己切换为root，再次运行，就会得到不一样的结果，

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OLDPWD

OLDPWD如同他的名字一样，就是随时指向上一次访问的位置 ，它保存了用户在执行 cd 命令切换目录 之前 的路径。

这也是我们cd -命令的实现逻辑。

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本地变量

在Shell中，我们也可以定义本地变量。

我们可以发现，定义的本地变量并不在env表里，此时我们可以使用set，unset来将本地变量设置到，或者用export将本地变量提升到环境变量表里。

但请注意，这个设置到本地变量里仍然只在当前Shell里生效。使用export将本地变量提升到环境变量表里后，我们创建子进程，子进程也会看见我们提升的本地变量。

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本地变量与环境变量的差异

1. 环境变量可以被子进程继承，而本地变量不可以
2. 环境变量可以被bash之后的所有进程看见，所以环境变量具有全局性

为什么呢？：

a、系统的配置信息，尤其是具有指导性的配置信息，他是系统配置起效的一种表现

b、进程具有独立性，环境变量可以用来进程间传递数据 （只读的形式）

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核心要点回顾

1. 命令行参数：

   • 通过main函数的argc和argv参数接收

   • 允许程序根据不同的输入参数执行不同的功能

   • 是Linux命令选项功能实现的基础机制

2. 环境变量：

   • 通过main函数的envp参数或getenv()函数访问

   • 是系统级别的全局配置信息

   • 影响所有子进程的行为

   • 包括PATH、HOME、USER等重要变量

3. 关键区别：

   • 命令行参数是程序运行时临时传入的

   • 环境变量是系统预先配置的全局设置

   • 环境变量可以被子进程继承，具有持久性

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结语：

通过本文的学习，我们深入探讨了命令行参数和环境变量这两个在Linux系统中至关重要的概念。他们两个概念是程序与操作系统交互的重要桥梁，也是开发者必须掌握的基础知识。

希望本文能帮助你更好地理解Linux系统的工作机制。如果有任何疑问，欢迎在评论区留言讨论！