【把Linux“聊”明白】命令行参数与环境变量

命令行参数与环境变量

友情专栏：【把Linux"聊"明白】

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文章目录

• 命令行参数与环境变量
• 前言
• 一、命令行参数
• 二、环境变量
• • [2-1 基本概念](#2-1 基本概念)
  • [2-2 常见环境变量](#2-2 常见环境变量)
  • [2-3 查看环境变量方法及探索环境变量的的本质（实验）](#2-3 查看环境变量方法及探索环境变量的的本质（实验）)
  • [2-4 认识更多的环境变量](#2-4 认识更多的环境变量)
  • [2-5 和环境变量相关的命令](#2-5 和环境变量相关的命令)
  • [2-6 环境变量的组织方式](#2-6 环境变量的组织方式)
  • [2-7 通过代码如何获取环境变量](#2-7 通过代码如何获取环境变量)
  • [2-8 通过系统调用获取或设置环境变量](#2-8 通过系统调用获取或设置环境变量)
  • [2-9 环境变量通常是具有全局属性的](#2-9 环境变量通常是具有全局属性的)
  • [2-10 环境变量的来源](#2-10 环境变量的来源)

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前言

Linux中，为什么 ls 命令能直接运行，而我们自己的程序却要用 ./hello？这背后是环境变量在起作用。环境变量就像系统的"记忆卡片"，记录了各种程序运行需要的信息。

本文将用简单例子带你搞懂环境变量的核心，从基础操作到底层原理，让你真正掌握这个实用技能。

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一、命令行参数

在我们的代码中，对于main函数都是不带参数的，那main函数真的没有参数吗？

不是的，其实main函数是可以有参数的。

这是标准规定的两种参数的形式：

int main(int argc, char *argv[])

对于三种参数的main函数，大多数编译器也是支持的：

int main(int argc, char *argv[], char *envp[])

但是不代表我们写的无参的main函数，是错误的，因为main函数有参数是后续的标准规定的，它要具有向前兼容性。

两种参数的main函数，我们先来写个代码看看这么个事：

#include <stdio.h>

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

输出：

可见，bash把我们的命令行输入的命令给我们拆分了(按照空格)，然后传给main函数的参数，其中，argc为参数总数，argv为每个参数。

然后再给我们再想想，前面的 ls -a -l.......什么原理？


ls它也是二进程文件，和我们的可执行文件是一样的，同样，也是有main函数的，那他是怎么辨别ls ls -a ls -a -l...呢？显然，是命令行参数。

当然，我们可以基于我的上述的代码来模拟一下main命令行参数是如何实现此等功能的（我只是简单的提下思想）。

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

int main(int argc, char *argv[])
{
    if (argc == 1)
    {
        printf("%s\n ", argv[0]);
    }
    else if (argc == 2)
    {
        if (strcmp(argv[1], "a"))
            printf("%s %s\n ", argv[0], argv[1]);
        else if (strcmp(argv[1], "b"))
            printf("%s %s\n ", argv[0], argv[1]);
        else
        { //...
        }
    }
    else 
    {
        //...
    }
    return 0;
}

可见，main命令行参数就是程序实现不同子功能的方法！

基于上述我们会发现，在我们的进程中存在一张表，我们称之为命令行参数表argv。可以用来支持选项功能。

对于三种参数的main函数，在环境变量中会说。

二、环境变量

2-1 基本概念

环境变量(environmentvariables)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。

如：我们在执行ls命令的时候，我们从来不知道ls的二进制可执行文件在哪里，但是照样可以执行成功原因就是有相关环境变量帮助我们进行查找。

环境变量通常具有某些特殊用途，还有在系统当中通常具有全局特性。

2-2 常见环境变量

PATH：指定命令的搜索路径
HOME：指定用户的主工作目录(即用户登陆到Linux系统中时，默认的目录)
SHELL：当前Shell,它的值通常是/bin/bash

2-3 查看环境变量方法及探索环境变量的的本质（实验）

echo $NAME

注：NAME为环境变量名

我们可以直接来写个hello.c来测试一下，编译后生成可执行文件hello：

#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("hello world\n");
    return 0;
}

为什么./hello可以执行和而hello不可以执行：

平时我们都在用./XXX来执行我们的二进制程序，而XXX却不可以执行我们自己的二进制程序，为什么？

我们的二进制程序是带了路径 的，我们在执行 ls ...为什么可以直接执行，不需要带路径呢？

此时就不得不提到我们的环境变量PATH ！！！

可以先来查看一下 echo $PATH：

我们平时使用的ls...大多数指令，它们也是要有路径的，只是它们的路径来自于PATH，我们可以这样来执行：

此时，聪明的你就要说了，那我们可不可以把我们的二进制程序放到/usr/bin下呢？可不可以把我们的当前路径加入到PATH呢？

当然可以，都可以实现！！！

1. 把我们的二进制程序放到/usr/bin下

2. 将我们的程序所在路径加入环境变量PATH当中：export PATH=$PATH:hello程序所在路径(命令下面会说)

其实到此，对于环境变量，至少PATH环境变量，我们可以理解了。其它的环境变量我们下面会说的。

2-4 认识更多的环境变量

下面我们来看一下其它的环境变量，可以用命令env显示所有环境变量（由于某种原因，以下是用ai生成的）：

$ env
USER=alice
LOGNAME=alice
HOME=/Users/alice
SHELL=/bin/zsh
PATH=/usr/local/bin:/usr/bin:/bin:/usr/sbin:/sbin
TERM=xterm-256color
TMPDIR=/var/folders/.../
LANG=en_US.UTF-8
XPC_FLAGS=0x0
XPC_SERVICE_NAME=0
SHLVL=1
PWD=/Users/alice
OLDPWD=/Users/alice/Downloads
__CF_USER_TEXT_ENCODING=0x1F5:0x0:0x0
_=/usr/bin/env

其中的PATH我们前面已经见过了；其它：

USER（当前用户名）、PWD（当前工作目录）......

我们可以自己在本地用用。

2-5 和环境变量相关的命令

1. echo:显示某个变量值(本地变量或者环境变量)
2. export: 设置一个新的环境变量

export会覆盖掉已经存在的环境变量，所以前面我会export PATH=$PATH:hello程序所在路径写，

3. env: 显示所有环境变量
4. unset: 清除环境变量
5. set: 显示本地定义的shell变量和环境变量

set 显示当前 shell 中定义的所有变量，包括只有当前 shell 能用的本地变量 ，以及会传给子进程的环境变量 。

此时，我们可以用export来将本地变量 i 提到环境变量中。

那两者的区别在何处呢？环境变量是可以被进程继承下去的（下面会说）。

2-6 环境变量的组织方式

对于前面的命令行参数，我们说bash有一个命令行参数表；

此时，对于环境变量来说，bash也有一个环境变量表，环境表其实就是⼀个字符指针数组，也是以NULL指针结尾。

environ解释：

environ 是一个全局变量指针，指向环境变量表的起始位置。

// 标准声明
extern char **environ;

environ是libc中定义的全局变量，没有包含在任何头文件中，所以在使用时要用extern声明。

2-7 通过代码如何获取环境变量

1. ** 命令行第三个参数**
   前面我们说过命令行也可以有第三个参数，即环境变量表，看代码：

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[], char *env[])
{
    for (int i = 0; env[i]; i++)
    {
        printf("%s\n", env[i]);
    }
    return 0;
}

2. 通过全局变量environ获取

#include <stdio.h>
extern char **environ;
int main(int argc, char *argv[])
{
    int i = 0;
    for (; environ[i]; i++)
    {
        printf("%s\n", environ[i]);
    }
    return 0;
}

上面两种方法的最后的输出结果都是一样的，自行测试。

2-8 通过系统调用获取或设置环境变量

putenv 与 getenv：

显然，putenv是设置/修改环境变量， getenv是获取环境变量的值。

我们来用一下getenv。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    printf("%s\n", getenv("PATH"));
    return 0;
}

输出：

此时，就有个比较好玩的，我们要写一个只允许在自己执行的程序该怎么写呢？可结合2-4 认识更多的环境变量，有兴趣可自行实现。

2-9 环境变量通常是具有全局属性的

变量通常具有全局属性，可以被子进程继承下去

我们可以用代码来测试一下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    char *env = getenv("MYENV");
    if (env)
    {
        printf("%s\n", env);
    }
    else
    {
        printf("env:NULL\n");
    }
    return 0;
}

此时，我bash的环境变量中并没有MYENV环境变量，执行代码看结果：

我们在bash执行export MYENV=helloworld后直接执行程序:

我并没有重新编译程序，况且与重新编译程序无关，我们可以得到子进程确实继承了环境变量。

2-10 环境变量的来源

那我们最初的环境变量来自哪里呢？

答案是：配置文件。~/.bash_profile与 ~/.bashrc(不同系统略有差别 ，我这里使用的是CentOS7)。

每个用户的家目录下，都存在 .bash_profile与.bashrc。

我们来看下里面的主要内容吧。

# .bash profile

# Get the aliases and functions
if [ -f ~/.bashrc ]; then
   . ~/.bashrc  
fi

# User specific environment and startup programs

PATH=$PATH:%HOME/.local/bin:%HOME/bin
export PATH

~/.bash_profile会加载~/.bashrc 。

#bashrc

# Source global definitions
if [ -f /etc/bashrc ]; then
   . /etc/bashrc
fi
# Uncomment the following line if you don't like systemctl's auto-paging feature:
# export SYSTEMD_PAGER=
# User specific aliases and functions
alias vim='/home/lin/.VimForCpp/nvim'
export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:~/.VimForCpp/vim/bundle/YCM.so/e17.x86_64

~/.bashrc会加载/etc/bashrc。

所以，我们最终得到的结论就是环境变量是由配置文件加载而来的。

那就有个小问题，如果今天我们有10个用户登录会有多少张环境变量表？

10个，因为每个用户登录的时候，系统会为每个用户分配一个bash，每个bash都有自己对应的环境变量表。

注：

export是内建命令，不需要创建子进程，而是让bash自己亲自执行，bash自己调用函数，或者系统调用完成！

正因如此，export才能修改bash自身环境变量。

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