Linux 下命令行参数和环境变量

命令行参数
- 为什么要有命令行参数
- 谁可以做到
- 结论
环境变量
- 一些现象
- 查看环境变量
- 添加环境变量
- - 添加内存级环境变量
  - 永久有效
- 其他环境变量
- - HOME
  - PWD
  - SHELL
  - HISTSIZE
- 自定义环境变量
- - 定义
  - 取消
- 本地变量
- 整体理解环境变量
- - 环境变量的组织方式
  - Linux 代码获取环境变量
  - - 方式一
    - 方式二
    - 方式三
  - 理解
  - 测试本地变量和环境变量

命令行参数

我们平时写 C 语言代码时， main() 函数是必须要写的；虽然我们一般并不会给 main() 函数带上参数，但 main() 函数的确是有参数的

int main(int argc, char* argv[])
{
	return 0;
}

先来解释：
argv 是个 指针数组 ，它本质上是一个数组，里面都是 char* 类型的指针
argc 是指 argv 里 元素的个数

咱们先来做一次测试，看看 argv 里到底有什么：

// test.c 文件
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

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

编译为 mytest 可执行文件，在 命令行 上运行如下指令：

./mytest
./mytest -a
./mytest -a -b
./mytest -a -b -c
./mytest -a -b -c -d

结果如下：

[root@localhost command_line_parameter]$ ./mytest
argv[0] -> ./mytest
[root@localhost command_line_parameter]$ ./mytest -a
argv[0] -> ./mytest
argv[1] -> -a
[root@localhost command_line_parameter]$ ./mytest -a -b
argv[0] -> ./mytest
argv[1] -> -a
argv[2] -> -b
[root@localhost command_line_parameter]$ ./mytest -a -b -c
argv[0] -> ./mytest
argv[1] -> -a
argv[2] -> -b
argv[3] -> -c

一目了然 argv 里面是什么，显然是将输入的指令字符串以空格为界限切开，分别存进 argv 元素所指的空间里，但不论有几个元素， argv 结尾的元素都是 null

切割原理也很简单，无非就是将空格替换为 '\0' 即可，如此一个长字符串就变为多个子串

那这有什么意思呢？
请用上面的方法验证下面的代码：

// test.c 文件
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char* argv[])
{
    if (argc != 2)
    {
        printf("Usage: %s -[a, b, c, d]\n", argv[0]);
        return 1;
    }

    if (strcmp(argv[1], "-a") == 0)
        printf("It is function1\n");
    else if (strcmp(argv[1], "-b") == 0)
        printf("It is function2\n");
    else if (strcmp(argv[1], "-c") == 0)
        printf("It is function3\n");
    else if (strcmp(argv[1], "-d") == 0)
        printf("It is function4\n");
    else 
        printf("Nothing!!!\n");
    return 0;
}

验证结果是否感觉有些似曾相识？没错，就是指令后带选项罢了，类似 ls -l 等等

为什么要有命令行参数

命令行参数本质是交给程序不同的选项，从而定制出不同的功能；就像是 Linux 的指令携带有自己的选项一样

目前遇到的许多命令，都是 C 语言写的

谁可以做到

验证下面的代码就得知：父进程的数据，默认能被子进程看到并访问：

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

int g_val = 100;

int main()
{
    printf("It is a process, pid: %d, ppid: %d, g_val: %d\n", getpid(), getppid(), g_val);
    sleep(5);

    pid_t id = fork();
    if (id == 0)
    {
        // child
        while (1)
        {
            printf("It is a child process, pid: %d, ppid: %d, g_val: %d\n", getpid(), getppid(), g_val);
            sleep(1);
        }
    }
    else 
    {
        // parent
        while (1)
        {
            printf("It is a parent process, pid: %d, ppid: %d, g_val: %d\n", getpid(), getppid(), g_val);
            sleep(1);
        }
    }
    return 0;
}

此时我们观察第一行打印数据，其父进程，查询后会发现就是 bash 进程，也就是说， bash 进程是所有在命令行下启动的进程的父进程

所以我们平时输入的指令字符串是默认交给父进程 bash 的（命令行解释器）

所以 argv 里头的指针是 bash 的功劳啦，由于 子进程可以访问父进程的数据，那也就可以将我们输入的指令字符串切割后传入 argv 里让子进程访问到

结论

命令行参数是 C 语言支持让我们给 main() 函数传参的方式，支持我们写可变选项的程序，使同一个程序定制出不同的功能，就类似 Linux 里带选项的指令（百分之七十的指令都是 C 语言实现）

环境变量

环境变量（environment variables）一般是指在 OS 中用来指定 OS 运行环境的一些参数，如：我们在编写 C/C++ 代码的时候，在链接的时候，从来不知道我们的所链接的动态静态库在哪里，但是照样可以链接成功，生成可执行程序，原因就是有相关 环境变量 帮助编译器进行查找

一些现象

通过上面的实验，虽然已经可以为我们的程序带上选项，但 Linux 系统指令似乎并不用带上路径，类似 pwd ， ls 等等，而我们的程序却要带上路径才能运行，成为进程，这是为什么呢？

其实 pwd 也有路径，不信的话，下面两句指令是一样的：

/usr/bin/pwd
pwd

指令可以不带路径是因为系统可以找到它呀 ^ ^

在 Linux 当中，存在一些全局的设置，告诉命令行解释器，应该去哪些路径下去寻找可执行程序

而这个全局的设置是指： PATH （ Linux 环境变量的一个）

指定命令的搜索路径

查看环境变量

echo $PATH

结果就是：

/usr/local/bin:/usr/bin:/usr/local/sbin:/usr/sbin:/home/exercise/.local/bin:/home/exercise/bin

系统中有很多配置在我们登录 Linux 系统的时候，就已经被加载到了 bash 进程中（内存），其中就包括 PATH

bash 在执行命令的时候，需要先找到命令，因为是要提前加载的，所以 bash 内部维护了一批路径在环境变量里，而这些路径以 : 作为分隔符；
要执行哪个指令就会依次在这些路径下寻找，如果没找到，就会报 command not found 错误；如果找到了，就会加载并运行此程序

而上面 pwd 指令路径就在 /usr/bin/ 下，在 PATH 是存在的，所以不需要手动添加路径

注意：
上面查到的 PATH 默认是 内存级的环境变量，也就是说，一旦我们将 PATH 修改，而 系统配置文件不变，下一次登录时， PATH 值会恢复至原样

添加环境变量

添加内存级环境变量

如果我想自己写的程序也可以像指令一样直接被运行，就需要将此程序的路径添加至环境变量，使得 bash 可以找得到此程序，仔细阅读以下命令

[exercise@localhost envir_var]$ ./mytest
Usage: ./mytest - [a, b, c, d]
[exercise@localhost envir_var]$ ./mytest -a
It is function1
[exercise@localhost envir_var]$ ./mytest -b
It is function2
[exercise@localhost envir_var]$ pwd
/home/exercise/learn/linux-exer/process/envir_var
[exercise@localhost envir_var]$ PATH=$PATH:/home/exercise/learn/linux-exer/process/envir_var
[exercise@localhost envir_var]$ echo $PATH
/usr/local/bin:/usr/bin:/usr/local/sbin:/usr/sbin:/home/exercise/.local/bin:/home/exercise/bin:/home/exercise/learn/linux-exer/process/envir_var
[exercise@localhost envir_var]$ mytest
Usage: mytest - [a, b, c, d]
[exercise@localhost envir_var]$ mytest -a
It is function1
[exercise@localhost envir_var]$ mytest -b
It is function2
[exercise@localhost envir_var]$

发现此时的 mytest 可执行程序已经可以不带路径直接跑咯 ^ ^

也可以使用 which 指令查看验证哦：

which mytest

所以 添加内存级环境变量 为：

PATH=$PATH:你要添加的路径

永久有效

如果你重新打开终端或者重启系统之后，会发现上面添加的环境变量仅仅在当前 bash 有效，这是因为上面添加的是内存级的环境变量嘛，那如何实现永久有效呢？

那就要修改配置文件咯，对于云服务器来说，每次重新登录时，都会为我们创建一个新的 bash 进程，此 bash 进程会将配置文件数据拷贝一份到自己的内存中，其中就包括 PATH

如何更改呢？在你的家目录下有一个隐藏文件叫做 .bash_profile ，使用 vim 打开就会发现如下内容：

# .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

很显然，我们看见了环境变量 PATH ，所以只需要需改此配置文件即可，在 PATH=$PATH:$HOME/.local/bin:$HOME/bin 的后面添加 :你要添加的路径 即可，我这里是

PATH=$PATH:$HOME/.local/bin:$HOME/bin:/home/exercise/learn/linux-exer/process/envir_var

那么步骤如下：

[exercise@localhost envir_var]$ ./mytest
Usage: ./mytest - [a, b, c, d]
[exercise@localhost envir_var]$ ./mytest -a
It is function1
[exercise@localhost envir_var]$ ./mytest -b
It is function2
[exercise@localhost envir_var]$ pwd
/home/exercise/learn/linux-exer/process/envir_var
[exercise@localhost envir_var]$ cd ~
[exercise@localhost ~]$ vim .bash_profile

然后重启一个终端即可

其他环境变量

在 Linux 里可不止 PATH 一种环境变量，如果你要查看系统中所有的环境变量，使用如下指令：

env

结果会非常多，琳琅满目，暂挑几个说：

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）

如果你是普通用户，那么登录进入 Linux 系统后，所在位置一般都是 用户家目录：

[exercise@localhost ~]$ pwd
/home/exercise

如果你是超管 root ，那你的家目录就在 /root 下：

[root@localhost ~]# pwd
/root

为什么初次登录系统的目录是这个呢？当然是 系统的配置文件决定的 啦，它会为用户配置好系统家目录

[exercise@localhost envir_var]$ echo $HOME
/home/exercise

PWD

这是个有趣的环境变量：

[exercise@localhost envir_var]$ echo $PWD
/home/exercise/learn/linux-exer/process/envir_var
[exercise@localhost envir_var]$ cd ..
[exercise@localhost process]$ echo $PWD
/home/exercise/learn/linux-exer/process

会发现这就是我们当前的工作目录，这就是 pwd 指令为啥知道我们的工作目录呢？

这是因为系统有一个会变化的环境变量，会随着我们路径的变化，动态地将我们的路径记录在此环境变量里

SHELL

当前 Shell，它的值通常是 /bin/bash

机器启动时，会为用户创建一个命令行解释器 shell 提供服务，那 Linux 怎么知道要运行什么 shell 呢？

[exercise@localhost envir_var]$ echo $SHELL
/bin/bash

HISTSIZE

不知道大家是否会喜欢使用上键来翻找被执行过的历史指令，我甚至可以使用 ctrl + r 来搜索被执行过的历史指令，这些就说明我们使用过的历史指令是可以被系统记录下来的，但 Linux 系统总不能一直记录你所使用过的历史指令呀，所以 HISTSIZE 环境变量就表示 可以被记录的最新的指令条数

[exercise@localhost envir_var]$ echo $HISTSIZE
10000

也即是说系统会为我们维护最新的 10000 条指令，我们也可以使用 history 指令来查看被执行过的历史指令

自定义环境变量

定义

格式：

export name=val

例子：

export MY_ENV=HelloWorld

查看：

[exercise@localhost envir_var]$ env | grep MY_ENV
MY_ENV=HelloWorld
[exercise@localhost envir_var]$ echo $MY_ENV
HelloWorld

同样这也是 内存级的环境变量

取消

格式：

unset name

例子：

unset MY_ENV

本地变量

就是不带 export 定义一个变量，观察以下操作：

[exercise@localhost envir_var]$ MY_VAR=123456
[exercise@localhost envir_var]$ env | grep MY_VAR
[exercise@localhost envir_var]$ echo $MY_VAR
123456
[exercise@localhost envir_var]$

会发现在 环境变量 里查不到 MY_VAR ，但可以 echo 出来，这就是 本地变量

整体理解环境变量

系统会把与登录相关的，与用户相关的，与路径相关的，与程序相关的等等，所有这些周边的，在系统中设置好的全局的变量就叫做环境变量

查看 所有环境变量 就是：

env

查看单个环境变量 XXX 就是：

echo $XXX

环境变量的组织方式

在 bash 内部会维护一张 环境变量表，本质就是个 字符指针数组，其内元素指向一个以 '\0' 结尾的字符串，最后一个元素指向 NULL
在这里插入图片描述

Linux 代码获取环境变量

方式一

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
	// 其他头文件里的全局变量 environ（指针数组），需要 extern 声明
    extern char** environ;
    for (int i = 0; environ[i]; ++i)
        printf("env[%d] -> %s\n", i, environ[i]);
    return 0;
}

编译运行后观察结果，和 env 指令结果本质上是一样的，只是格式不一样

环境变量默认是可以被子进程拿到的，而环境变量默认是在 bash 内部，上面的程序运行为进程后会从父进程 bash 里看到全局的环境变量并读取

而 bash 进程启动的时候，默认会给我们子进程形成两张表：

命令行参数表 argv[] （从用户输入的命令行来）
环境变量表 env[] （从 OS 配置文件来）

而 bash 会通过各种方式交给子进程，而把环境变量给子进程的一种方式就是此 二级指针：

extern char** environ;

environ 没有包含在任何头文件中,所以在使用时要用 extern 声明
其最后的末尾元素是 NULL 指针，而前面的元素内容也已被上面的代码所打印出来

方式二

这种方式和命令行参数很像，就是 main() 函数接收参数啦：

int main(int argc, char* argv[], char* env[])
{
	return 0;
}

也就可以像下面这样获取：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

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

方式三

子进程也可以通过 getenv() 函数获取指定环境变量：

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

int main(int argc, char* argv[], char* env[])
{
    char* path = getenv("PATH");
    if (path == NULL) return 1;
    else printf("PATH = %s\n", path);
    return 0;
}

理解

环境变量具有系统级的全局属性，因为环境变量本身会被子进程继承下去

如果你在命令行启动一个进程 A ，那它的父进程是 bash ，自然可以继承 bash 的环境变量；但如果进程A 也启动一个子进程，此时也可以继承 A 的环境变量，如此继承下去

但有个地方不对劲，就是利用 export 指令自定义环境变量：
那 export 是指令吧？执行它不是要创建子进程吗？如果创建子进程，那子进程修改环境变量对于 bash 来说是不相干的呀，因为进程是具有独立性的

这是因为 export 是 内建命令，Linux 大部分指令确实需要创建子进程来完成执行，但少部分指令却是由 bash 亲自执行的，再例如 echo 指令，这就是内建命令，暂且可以将其理解为一个函数或者是类的调用即可

也就是说系统对 内建命令 的执行是不需要 PATH 指路的，毕竟都不需要开启新的子进程，不信咱就可以把 PATH 设为空串试一下，试完重新登录即可

测试本地变量和环境变量

我们上面提到过 本地变量，那 本地变量 到底可以用来干啥呢？

看下面的一串指令：

[exercise@localhost envir_var]$ env | grep HELLO
[exercise@localhost envir_var]$ echo $HELLO

[exercise@localhost envir_var]$ HELLO=123436
[exercise@localhost envir_var]$ env | grep HELLO
[exercise@localhost envir_var]$ echo $HELLO
123436
[exercise@localhost envir_var]$ export HELLO
[exercise@localhost envir_var]$ env | grep HELLO
HELLO=123436
[exercise@localhost envir_var]$ echo $HELLO
123436
[exercise@localhost envir_var]$

在 本地变量 还没有被 export 时，env 是查不到的，但 export 后却可以

而这 本地变量 是只在本 bash 内部有效，无法被子进程继承下去，导成 环境变量 才能被继承

这也可以解释 echo 为什么可以打印出 本地变量，这是因为 echo 是 内建命令，由 bash 亲自执行，都不需要继承，获取自己内部的 本地变量 不是易如反掌吗？
而子进程是无法继承 bash 内部的 本地变量，所以 echo 也绝对不是以 bash 创建子进程的方式完成，而是由 bash 亲自执行才可，相互印证