【Linux系统】命令行参数 和 环境变量（含内建命令介绍）

文章目录

• 一、命令行参数
• 二、环境变量
• • [1.环境变量的定义 以及 查看环境变量的方法](#1.环境变量的定义 以及 查看环境变量的方法)
  • 2.环境变量是如何获取的
  • 3.进程获取环境变量的具体方法
  • [4.本地变量 和 环境变量的区别](#4.本地变量 和 环境变量的区别)
  • [5.内建命令 和 外部命令](#5.内建命令 和 外部命令)
  • • [5.1 内建命令 和 外部命令的区别](#5.1 内建命令 和 外部命令的区别)
    • [5.2 怎么证明 echo 和 cd 等命令是内建命令](#5.2 怎么证明 echo 和 cd 等命令是内建命令)
  • 6.补充：环境变量PATH的用途

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一、命令行参数

main函数有参数吗？

答：main函数一共有三个参数：int argc、char * argv[ ] 和 char * env[ ]，
前两个参数是和命令行参数有关的（argc记录命令行参数个数，每个命令行参数都是一个字符串，argv保存每个命令行参数的地址），最后一个和环境变量有关。这些参数在不使用时可以不加。

使用示例：

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ ll
total 8
-rw-rw-r-- 1 zh zh 138 May 26 23:33 makefile
-rw-rw-r-- 1 zh zh 204 Jun  2 20:51 process.c
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ make 
gcc -c process.c -g
gcc -o myprocess process.o
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ ll
total 24
-rw-rw-r-- 1 zh zh  138 May 26 23:33 makefile
-rwxrwxr-x 1 zh zh 9512 Jun  2 20:52 myprocess
-rw-rw-r-- 1 zh zh  204 Jun  2 20:51 process.c
-rw-rw-r-- 1 zh zh 3560 Jun  2 20:52 process.o

现象如下：

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ ./myprocess
argv[0]:./myprocess
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ ./myprocess -i
argv[0]:./myprocess
argv[1]:-i
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ ./myprocess -i -b -a
argv[0]:./myprocess
argv[1]:-i
argv[2]:-b
argv[3]:-a

我们在命令行输入的命令本质是字符串，跟据字符串中的空格又可以把完整的字符串分成一个一个的子串（每一个子串就是一个命令行参数），参数argc中记录了子串的个数，参数argv中按顺序保存了每一个子串。

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使用参数argc 和 argv 记录命令行参数有什么作用呢？

示例展示其作用：

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ ./myprocess
执行基础操作
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ ./myprocess -a
执行基础操作+A操作
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ ./myprocess -b
执行基础操作+B操作
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ ./myprocess -c
执行基础操作+C操作

当我们自己写的 myprocess可执行文件 中的main函数可以接收到命令行参数，就可以编辑代码实现接收到不同的命令行参数，让可执行程序执行不同的操作。

Linux下有很多系统命令，它们在使用时会提供很多选项（比如：ls命令提供了-l、-a、-d等选项），使用不同选项就能够实现不同的功能效果。
原理解析： 系统命令大多数都是可执行程序，它们的main函数通过argc 和 argv参数获取到 命令行参数的信息，解析命令所带的选项，不同的选项就可以执行不同的功能。

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命令行 执行的可执行程序，它们的main函数的参数是如何获取到命令行参数信息的呢？

答：通过它们的父进程-bash。-bash进程是由系统创建的，当系统启动时就会创建好-bash进程。

-bash进程其实就是Linux系统下的命令行解释器，我们在命令行执行的命令/程序形成的进程都是由-bash进程创建的子进程。

当我们在命令行中输入：./myprocess -i -b -a 等信息时，是命令行解释器-bash进程先接收到这些信息，将命令行参数保存到命令行参数表 （实际就是-bash进程中维护的一个字符串指针数组）中：

然后-bash进程创建 子进程myprocess，子进程创建时会共享父进程的代码和数据，所以子进程就也会获取到命令行参数信息。

二、环境变量

1.环境变量的定义 以及 查看环境变量的方法

环境变量是系统级别的一些全局变量，每个环境变量都具备不同的用途。

1. 通过 env 命令可以查看所有环境变量：

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ ~]$ env

// 等号左边是环境变量名，右边是赋值

常见环境变量的作用：
• SHELL : 当前Shell（命令行解释器）,它的值通常是/bin/bash
• USER : 登录时的用户
• PATH : 指定命令的搜索路径
• PWD : 当前工作路径
• OLDPWD : 上次所处路径
• HOME : 指定用户的家目录(即用户登陆到Linux系统中时,默认的目录)

2. echo $NAME （NAME:你的环境变量名称）
   echo 指定某个环境变量名 来查看 该环境变量赋值

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ echo $SHELL
/bin/bash
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ echo $PATH
/usr/local/bin:/usr/bin:/usr/local/sbin:/usr/sbin:/home/zh/.local/bin:/home/zh/bin

2.环境变量是如何获取的

先说结论：所有进程在创建时都会获取到环境变量的信息，所以环境变量才被称为系统级别的全局变量

这是因为-bash进程中保存了环境变量的信息，我们在命令行执行的命令/程序形成的进程都是由-bash进程创建的子进程，子进程创建时会共享父进程的代码和数据，所以子进程就也会获取到环境变量的信息，这些-bash进程创建的子进程中再去创建它们的子进程（相当于"孙子进程"）时，孙子进程在创建时又会共享子进程中保存的环境变量信息。最终，所有进程在创建时都获取到了环境变量信息。

那么 -bash进程 是如何获取环境变量的信息的呢？
从系统配置文件（系统全局配置文件/etc/profile，用户级配置文件~/.bash_profile）中获取 ，所有用户登录时先加载全局配置文件，为所有用户提供默认设置；紧接着指定用户再加载自己家目录下的用户级配置文件。

我们不用管具体的加载过程，简单一些来理解就是：系统配置文件中保存了所有环境变量的初始信息，-bash进程实际上就是一个可执行程序（底层由C语言代码实现），所以-bash进程启动时，可以通过读文件操作读取系统配置文件中保存的环境变量信息，它把获取到的所有环境变量信息保存在环境变量表中（实际就是一个字符串指针数组），方便子进程获取：

3.进程获取环境变量的具体方法

1. 通过main函数的 env 参数获取

3. 通过 getenv函数 获取单个环境变量

指定环境变量名，getenv函数对照环境变量表查找该环境变量，找到就返回环境变量的赋值，没找到返回NULL

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ ./myprocess
shell=/bin/bash
user=zh

3. 通过C标准库中定义的全局变量environ获取

C标准库中定义的全局变量environ的类型是char ** ，它指向环境变量表开头，可以通过environ循环遍历环境变量表。

使用全局变量environ无需包含额外头文件，用extern声明（extern char ** environ）之后即可使用

4.本地变量 和 环境变量的区别

本地变量 就是我们在命令行临时创建的变量（在环境变量表中是查不到它的）：

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ ~]$ ONE_PIECE="Luffy"
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ ~]$ echo $ONE_PIECE
Luffy
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ ~]$ env | grep ONE_PIECE
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ set | grep ONE_PIECE
ONE_PIECE=Luffy

// set命令: 显示本地定义的shell变量和环境变量；我们在通过set命令是可以查到我们自己定义的本地变量的

本地变量只在-bash进程中有效，-bash进程创建的子进程是无法继承本地变量的：

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ ./myprocess
不存在ONE_PIECE变量

作一下对照试验，我们可以使用export命令（export命令: 设置⼀个新的环境变量）把本地变量设置成环境变量：

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ export ONE_PIECE
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ env | grep ONE_PIECE
ONE_PIECE=Luffy

把本地变量ONE_PIECE设置成环境变量之后，子进程就可以继承了：

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ ./myprocess
one_piece:Luffy

// unset 变量名: 清除指定的环境变量 或 本地变量（系统设置为只读属性的变量是无法删除的，如环境变量PWD 和 SHELL等）；一般用于：自己export设置的环境变量不想使用了，就用unset命令把它删除。

结论：在shell命令行创建的本地变量，只在-bash进程中有效，-bash进程创建的子进程是无法继承本地变量的。
而环境变量是具有全局属性的，-bash进程创建的子进程会继承环境变量的信息，-bash进程创建的子进程中再去创建它们的子进程（相当于"孙子进程"），孙子进程在创建时又会继承子进程中保存的环境变量信息。最终，所有进程在创建时都可以获取到环境变量信息。

补充：
-bash 进程中保存了以下数据结构（部分）：

• 环境变量表 (environ)
  存储环境变量（全局可见性，可被子进程继承）
• -bash 变量表
  存储本地变量（仅当前-bash进程中可见，不能被子进程继承）

5.内建命令 和 外部命令

5.1 内建命令 和 外部命令的区别

Linux下的命令 分为两类：内建命令 和 外部命令（外部命令占绝大多数）

1. 内建命令（Built-in Commands）

• 定义：内置于 Shell 解释器（如 Bash）中的命令，无需加载外部可执行文件，直接由 Shell 进程执行。
• 优势 ：
  • 执行速度快（无磁盘 I/O 或子进程创建开销）；
  • 可直接修改当前 Shell 环境（如 cd 改变工作目录、export 设置环境变量）；
  • 几乎在所有 Linux 发行版中默认可用。
• 常见命令 ：cd, echo, pwd, source, exit, alias, export。

2. 外部命令（External Commands）

• 定义 ：独立的可执行文件，存储在 /bin、/usr/bin 等目录中，执行时需创建子进程。
• 特点 ：
  • 执行速度慢，每次执行需加载磁盘文件；
  • 可被多个 Shell 共享，但执行效率较低；
• 常见命令 ：ls, grep, ps, cat。

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区分方法

# 使用 `type` 命令检测命令类型
type cd     # 输出: cd is a shell builtin（内置命令）
type ls     # 输出: ls is /usr/bin/ls（外部命令）

# 使用 `help` 仅显示内置命令的帮助
help cd     # 显示帮助信息
help ls     # 报错：ls: not a shell builtin 

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为什么某些命令（cd 、echo等）同时有内建和外部版本？

• 示例 ：echo 既是 Bash 内建命令，又有外部程序 /bin/echo。
• 原因 ：
  • 内建版：优化常用操作（如快速输出）；
  • 外部版：兼容其他 Shell 或特殊场景（如通过 find -exec 调用）。
• 调用优先级 ：内建命令优先于外部命令（除非使用绝对路径，如 /bin/echo）。

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总结表：关键区别

特性	内建命令	外部命令
执行位置	当前 Shell 进程（-bash进程）	单独子进程
速度	快（无 I/O 开销）	慢（需加载可执行文件）
环境修改能力	可修改当前 Shell 环境	无法修改父进程环境
依赖路径	不依赖 PATH 变量	依赖 PATH 查找
检测命令	type 命令名	which 命令名

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5.2 怎么证明 echo 和 cd 等命令是内建命令

在shell命令行创建的本地变量仅在当前-bash进程中可见，不能被子进程继承。假设echo命令是一个外部命令，外部命令就是可执行文件，执行时需创建子进程，那么这就意味着echo命令是不能访问本地变量的，但实际情况如下：

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ ONE_PIECE="Luffy"
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ env | grep ONE_PIECE
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ set | grep ONE_PIECE
ONE_PIECE=Luffy
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ echo $ONE_PIECE
Luffy

我们在shell命令行创建的本地变量ONE_PIECE，echo命令竟然能直接访问，所有这反向证明了echo命令肯定不是一个外部命令，而是内建命令。
-bash进程中维护的 本地变量表仅在当前-bash进程中可见。内建命令 是内置于 命令行解释器（如 -bash，linux下的命令行解释器就是-bash）中的命令，无需加载外部可执行文件，无需创建新进程，直接由 -bash 进程执行，所以内建命令可以访问 本地变量表（因为内建命令是直接运行在 -bash 进程的内存空间中）

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cd 命令示例分析

$ cd /tmp     # 切换到 /tmp 目录
$ pwd         # 输出: /tmp

• 为什么cd命令必须是内建命令？
  若 cd 是外部命令，每次执行会创建子进程并在子进程中切换目录，进程之间是相互独立的，子进程中的修改是无法影响父进程 -bash的目录状态的。而 cd命令预期要达到的效果就是切换-bash进程的当前工作目录，所以 cd命令只能是内建命令，只有内建命令能直接修改 -bash进程环境。

内建命令 cd 的效果实现：

首先，-bash进程的pcb中存储了它的当前工作目录（pcb中的cwd变量），

所以，要修改 -bash进程的当前工作目录，实际就是修改pcb中的cwd变量中保存的内容，
直接调用系统函数 chdir() 就可以修改 -bash进程的当前工作目录，
修改 Bash 进程的当前工作目录成功后，还会同步更新 PWD 环境变量（环境变量PWD中记录的也是-bash进程的当前工作目录）

// OLDPWD环境变量存储上一次的工作目录路径，由-bash进程自动维护，用于cd -快速返回上一目录。它的更新机制也与cd命令有关，当cd命令要切换目录（修改当前工作目录）时，已经检测到要切换的新目录是有效的，先更新OLDPWD环境变量，当前目录路径（PWD变量）在切换前被立即复制到OLDPWD，然后再更新 PWD环境变量。

系统调用函数 chdir() ：
（1）作用：修改执行该函数的进程的当前工作目录，也就是修改进程pcb中cwd变量的内容。
（2）用法：chdir（"/newpath"），在chdir中指定新的工作目录路径，如果这个新路径存在的话，该进程的当前工作路径就会被修改为指定的新工作目录
（3）返回值：修改成功，返回0；修改失败，返回-1

6.补充：环境变量PATH的用途

我们自己写的可执行程序必须要指定绝对路径 或 相对路径才能够顺利执行，不带路径直接写该程序名会报 -bash进程没有找到该命令的错误：

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ make
gcc -c process.c -g
gcc -o myprocess process.o
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ ll
total 24
-rw-rw-r-- 1 zh zh  138 May 26 23:33 makefile
-rwxrwxr-x 1 zh zh 9360 Jun  4 13:06 myprocess
-rw-rw-r-- 1 zh zh  105 Jun  4 13:06 process.c
-rw-rw-r-- 1 zh zh 3280 Jun  4 13:06 process.o
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ ./myprocess
hello world
one piece
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ /home/zh/test/myprocess
hello world
one piece
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ myprocess
-bash: myprocess: command not found

前面我们讲了Linux下的命令分为两类：内建命令 和 外部命令，而外部命令其实是占绝大多数。

外部命令的本质就是可执行文件，存储在 /bin、/usr/bin 等目录中，执行时需创建子进程。

以外部命令 ls为例：

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ /usr/bin/ls
makefile  myprocess  process.c	process.o
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ ls
makefile  myprocess  process.c  process.o

我们发现外部命令竟然不指定路径也可以直接运行，这是为什么呢？外部命令不也是可执行程序吗？

答：环境变量PATH记录了外部命令（可执行文件）的搜索路径。当我们在命令行中输入不带路径的外部命令时，-bash进程会默认在PATH变量保存的搜索路径下寻找，找到了会自动给该命令添加上路径。 所以只要外部命令（可执行文件）的搜索路径被记录PATH变量中，它就可以不指定路径 直接运行。

可以查看 环境变量PATH的内容（每个搜索路径以：隔开）来验证，发现果然有/usr/bin搜索路径，而外部命令 ls就是保存在该路径下的：

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ echo $PATH
/usr/local/bin:/usr/bin:/usr/local/sbin:/usr/sbin:/home/zh/.local/bin:/home/zh/bin

进一步验证，我们把自己写的可执行程序所处路径添加进PATH变量中，测试该可执行程序是否也可以不指定路径 直接运行：
（命令行解释器-bash进程中保存着环境变量表和本地变量表，在命令行可以使用变量赋值的方式修改已有的环境变量 或 本地变量；若变量赋值时，该变量不存在，则新建一个本地变量，变量赋值前加了export的话，就是新建一个环境变量）
注： 被系统设置为只读属性的变量（无论环境变量 还是 本地变量）无法用变量赋值的方式修改

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ ll
total 24
-rw-rw-r-- 1 zh zh  138 May 26 23:33 makefile
-rwxrwxr-x 1 zh zh 9360 Jun  4 13:06 myprocess
-rw-rw-r-- 1 zh zh  105 Jun  4 13:06 process.c
-rw-rw-r-- 1 zh zh 3280 Jun  4 13:06 process.o
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ pwd
/home/zh/test
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ PATH=$PATH:/home/zh/test
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ echo $PATH
/usr/local/bin:/usr/bin:/usr/local/sbin:/usr/sbin:/home/zh/.local/bin:/home/zh/bin:/home/zh/test
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ myprocess
hello world
one piece

我们通过变量赋值的方式把自己写的可执行程序所处路径添加进PATH变量中，发现该可执行程序果然就可以不指定路径 直接运行。

做最后一步验证，把PATH变量的内容清空，测试 ls 等外部命令是否就无法不指定路径 直接运行：

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ PATH=""
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ echo $PATH

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ ls
-bash: ls: No such file or directory
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ cat ./process.c
-bash: cat: No such file or directory

当PATH变量的内容被清空，也就是外部命令（可执行文件）的搜索路径被清空，所以 外部命令不指定路径 不能直接运行了，因为-bash进程不知道去哪个路径下搜索这些外部命令。

补充：
当把PATH变量的内容清空后，内建命令不受任何影响，依然可以直接运行。
这是因为内建命令是内置于 命令行解释器Bash中的命令，无需加载外部可执行文件，内建命令在执行时会完全跳过 PATH 变量的路径查询，直接由 Shell 进程执行。

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ echo $PATH

[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ pwd
/home/zh/test
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ test]$ cd ..
[zh@iZbp1dr1jtgcuih41mw88oZ ~]$ echo $USER
zh

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