【Linux初阶】环境变量 | 如何设置、获取环境变量？

news2024/9/22 23:30:28

 🌟hello，各位读者大大们你们好呀🌟

🍭🍭系列专栏：【Linux初阶】

✒️✒️本篇内容：讨论为什么指令作为一个可执行程序不需要加 ./运行；环境变量为什么会自己恢复；环境变量基本概念；常见环境变量；查看、设置、清除环境变量的方法；环境变量命令汇总；进程中获取环境变量的方法。

🚢🚢作者简介：本科在读，计算机海洋的新进船长一枚，请多多指教( •̀֊•́ ) ̖́-

目录

一、为什么指令作为一个可执行程序不需要加 ./ 运行呢

二、我的环境变量为什么会自己恢复

三、环境变量的基本概念

四.常见环境变量

五.查看环境变量方法

1.查看所有环境变量

2.查看确定名称的环境变量

3.设置/读取本地变量方法

（1）设置本地变量 

（2）读取/打印本地变量

（3）本地变量不可使用环境变量的方法查看

4.设置/读取自定义环境变量方法

（1）定义一个环境变量

（2）查看自定义环境变量

5.清除环境变量方法

 六、环境变量相关的命令汇总

七、环境变量具有全局属性

八、PWD - 记录当前路径的环境变量

九、在进程上下文中，获取环境变量的三种方式

1.getenv获取环境变量

2.char *enc[ ]获取环境变量

3.extern char** environ获取环境变量

一、为什么指令作为一个可执行程序不需要加 ./ 运行呢

通过file我们特定目录下的  ls指令，我们发现 ls指令实际上是一个executable（可执行程序），那么问题来了，为什么它不需要加 ./ 运行呢？

我们结合上面的图解，分析问题，我们大概知道，要想运行一个程序（指令），首先需要找到这个程序。我们自己写的程序要想它运行起来需要加 ./ 的原因就在于，我们需要在当前目录下找到这个运行文件。

要执行一个程序（指令），要先找到这个程序
以我设定的可执行程序myprocess为例
./myprocess  ->  ./  ->  当前路径 ->  找到程序

 ———— 我是一条知识分割线 ————

通过上面的图片我们可以知道，我们的指令文件是放在 /usr/bin/ 路径下的。那有朋友会问了，是不是直接将我自己的程序 cp（安装）到 /usr/bin/ 路径下就可以直接使用了呢？是的，但是不建议这么干。因为我们的代码没有经过测试，随意放入可能会造成指令池的污染。

那为什么系统能找到对应的运行程序 or 指令呢？原因是系统里面存在一个环境变量 PATH，PATH存储的是常见指令的搜索路径，当我们使用指令 ls时，系统会自动通过PATH环境变量，找到这个指令的位置并运行。注意：这个变量是系统定义的，每次打开shell的时候会恢复，全局有效。

echo $PATH - 打印指定命令的搜索路径（常见指令的默认搜索路径）

那我们要如何实现不用 ./ 就能运行自己的程序呢？相信大家已经猜到了，那就是将我们的文件路径添加到默认搜索路径里面。

下面我们来做一个演示，先创建一个循环打印 pid（进程id）的程序，使用 gcc编译之后生成了可执行程序 a.out，接下来的操作如下图所示。

export PATH=$PATH:可运行程序所在路径
  • export: 设置一个新的环境变量
  • 默认搜索路径下的冒号表示系统不同的路径相互区分
  • PATH=$PATH:/home/ldx，$PATH代表旧的PATH，后面：再跟自己程序的路径，这是为了避免原来的默认路径被自己程序的路径覆盖

最后我们发现，只需要输入 a.out这个程序就直接运行起来了

二、我的环境变量为什么会自己恢复

上面我们说到，环境变量是系统定义的，属于系统级变量，每次打开shell的时候会恢复，这又是怎么做到的呢？我们一起来看下面这个例子，我们设置一个 a本地变量，这是一个 bash变量赋值，大家可以思考一下，a变量是储存在哪里的呢？

实际上，a变量和其他本地 or 环境变量一样，会存放在一个专门存放变量的地方。在家目录下输入指令 ls -al，我们可以看到以下两个文件，这两个文件实际上是将环境变量导入shell中的脚本，当我们每次打开shell的时候，脚本都会运行一次，将环境变量从内存中导出。同时还会给我们维护一些像 PATH之类的环境变量，因此即使我们修改了 PATH，下次打开 shell的时候会恢复。

注意：本地变量不会恢复，不具有全局属性（我们在文章第七节会详细介绍）

[ldx@VM-12-11-centos ~]$ ls -al

-rw-r--r--   1 ldx  ldx    193 Apr  1  2020 .bash_profile
-rw-r--r--   1 ldx  ldx    351 Oct 25 16:53 .bashrc

三、环境变量的基本概念

  • 环境变量(environment variables)是操作系统为了满足不同应用场景，而预先在系统中设置的一大批的全局变量

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。

  • 环境变量通常具有某些特殊用途，且在系统当中通常具有全局特性

不同的环境变量对应不同的领域，有的可以帮助我们查找指令、有的可以确认登录用户是谁、有的是帮助我们确认主机名的等等

总结：这些操作系统为我们提供的，具有全局属性的，往往具备特殊功能的变量，我们称之为环境变量

四.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)
    • 我们常见的指令 cd ~， ~ 和 HOME 环境变量具有对应关系
  • LOGNAME：当前用户
  • SHELL : 当前Shell,它的值通常是/bin/bash。
  • HOSTNAME：主机名
  • HISTSIZE：Linux能记住的指令条数，通常为1000（可以通过上翻查看历史指令）
  • PWD - 记录当前路径的环境变量（后面第八节会有详细讲解）
history    #指令，可以查看所有历史指令

五.查看环境变量方法

1.查看所有环境变量

env    #查看所有环境变量

2.查看确定名称的环境变量

echo $PATH    #打印确定的环境变量，这里打印的是PATH变量

 ———— 我是一条知识分割线 ————

3.设置/读取本地变量方法

注意：本地变量不会恢复，不具有全局属性（我们在文章第七节会详细介绍）

（1）设置本地变量 

[ldx@VM-12-11-centos ~]$ myval=1234567   #设置myval本地变量

（2）读取/打印本地变量

[ldx@VM-12-11-centos ~]$ echo $myval    #读取/打印mycal环境变量
1234567

set | grep myval    #set指令可打印所有变量

（3）本地变量不可使用环境变量的方法查看

env | grep myval    #这种方法是不行的

 ———— 我是一条知识分割线 ————

4.设置/读取自定义环境变量方法

（1）定义一个环境变量

export命令：设置一个新的环境变量

export定义的环境变量，如果该本地变量已经存在，可通过 export+变量名 直接定义为环境变量

export myval    #定义一个名为myval的环境变量

自定义环境变量的另一种常见设置方法

export myval="you can see me"

（2）查看自定义环境变量

env | grep myval 
set | grep myval    #set指令可打印所有变量

 ———— 我是一条知识分割线 ————

5.清除环境变量方法

清除环境变量 myval（本地变量和环境变量都可以清除）

unset myval    #清除需要一些时间，不会立刻清除

 六、环境变量相关的命令汇总

  1. echo: 显示某个环境变量值
  2. export: 设置一个新的环境变量
  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
history    #指令，可以查看所有历史指令

七、环境变量具有全局属性

环境变量通常具有全局属性，可以被子进程继承下去

为什么我们需要子进程继承环境变量呢？

我们知道，bash（命令行解释器）是一个系统进程，当我们在运行一个自定义程序时，程序也会变成一个进程，该进程为bash的子进程（通过fork实现）。当环境变量具有全局属性且可以被子进程继承时，自定义程序对应的子进程将可以满足很多不同的应用场景。

而我们之前说到的本地变量，则是只会在本进程（bash）内有效。

举一个简单的例子，验证环境变量是可以被子进程继承

  • 我们可以创建一个名为 mycmd的文件，设计一段代码，验证某变量是否为环境变量。
  • 对于下面代码是如何获取环境变量的，这里我们暂时不用关心，我们在这里只需要明确一点，该程序运行起来后形成的进程，是 bash的子进程即可，其他的知识文章后边我们会有所提及。
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

#define USER "USER"
#define MY_ENV "myval"


int main()
{
	char* myenv = getenv(MY_ENV);
	if (NULL == myenv)
	{
		printf("%s, not found\n", MY_ENV);
		return 1;
	}
	printf("%s=%s\n", MY_ENV, myenv);

	return 0;
}

 设置一个本地变量

[ldx@VM-12-11-centos ~]$ myval=1234567
  •  对mycal验证如下，
  • 我们发现程序获取不到 mycal变量，说明这个变量并不存在于该进程中，也就是说，它不存在于 bash的子进程中。

 

  ———— 我是一条知识分割线 ————

 使用export，定义环境变量

export myval    #定义一个名为myval的环境变量
  • 运行 mycmd，得出实验结果

  • 再次运行程序，你可以发现结果有了！

说明：环境变量是可以被子进程继承下去的！因为 mycmd作为一个自定义程序，生成的对应进程是bash的子进程，但是它却可以读取到来自于父进程的环境变量 myval。

八、PWD - 记录当前路径的环境变量

前面我们已经学习了为什么指令作为一个可执行程序不需要加 ./ 运行的原因，那就是是系统里面存在一个环境变量 PATH，PATH存储的是常见指令的搜索路径，当我们使用指令 ls时，系统会自动通过PATH环境变量，找到这个指令的位置并运行。

那么问题来了，下面的指令，为什么可以运行呢？你知道 ls的地址也就罢了，你凭什么又知道Makefile的地址？

ls Makefile    #可以运行
ls ./Makefile    #可以运行，为什么不用这样输入

那是因为系统中存在一个 PWD变量，该变量主要用于记录当前路径。环境变量是被 bash维护的，每当我们的路径变化的时候，我们的 shell会自动帮我们调整 PWD环境变量。当我们使用 ls指令的时候，由于 ls是一个 bash的子进程，环境变量被子进程继承之后，ls就知道自己在哪个路径下，所以就可以实现上面的代码。

至此，我们就知道了为什么我们平时查询文件的时候不用带 ./了。

 PWD的代码实现，getenv的知识我们将在下一章讲解。

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

#define MYPWD "PWD"


int main()
{
	printf("%s\n", getenv(MYPWD));

	return 0;
}

将编译之后的可执行代码文件添加默认搜索路径下，可以实现直接输入文件名运行。

export PATH=$PATH:可运行程序所在路径

九、在进程上下文中，获取环境变量的三种方式

  • getenv
  • char *enc[ ]
  • extern char** environ

1.getenv获取环境变量

getenv获取环境变量，创建一个文件写入当前代码

  • 需要包含头文件 #include <stdlib.h>
  • 下述代码中的 #define USER “USER”的含义为将环境变量USER定义为USER

通过实验我们可以发现，不同用户运行这段相同代码时，输出的结果不同。因此我们可以知道，环境变量USER随用户改变而改变，它具有标识当前Linux用户的功能。

  ———— 我是一条知识分割线 ————

接下来，我们再修改一下代码，使用 strcmp函数进行比对，就可以实现特定用户的特定信息输出。如果用普通用户运行下述代码，会输出权限不足；而root用户则可以正常打印user。

由此，我们就可以知道，我们在电脑上为什么在进行某些操作的时候会出现权限不足、无法正常运行的提示。同时我们也可以知道，他们大致的底层原理是怎么样的了。

注：Linux下很多指令都是会进行身份认证的，其中很多会使用 USER环境变量进行检测，例如我们常见的 cd命令，root用户可以进入普通用户的家目录，而一个普通用户不能进入其他普通用户的家目录，除非进行权限提升。

2.char *enc[ ]获取环境变量

main函数（）里面的参数称为命令行参数，命令行参数最多有3个。

我们建立一个 mycmd文件，写入下述代码并编译

int main(int argc, char *argv[])//char *argv[]指针数组，构建命令行参数表，记录函数名和对应选项
{
	for (int i = 0; i < argc; i++)
	{
		printf("argv[%d]->%s\n", i, argv[i]);
	}
	return 0;
}

通过命令行参数，我们可以依次将程序名和对应的选项（a/b/c）传递给 argv（通过指针数组储存选项，用空格将选项隔开）。

注意：有些朋友的gcc版本比较低的话，可能无法编译，需要在 makefile文件中加上 -std=c99，才能实现编译。

   ———— 我是一条知识分割线 ————

通过命令行参数我们具有了获取程序名和对应选项的能力，只需要我们修改代码的内容，就可以实现在一个程序后面添加不同的选项，系统就帮我们实现不同的功能。

int main(int argc, char *argv[])
{
	if (argc != 2)
	{
		printf("Usage: \n\t%s [-a/-b/-c/-ab/-bc/-ac/-abc]\n", argv[0]);
		return 1;
	}
	if (strcmp("-a", argv[1]) == 0)
	{
		printf("功能a\n");
	}
	if (strcmp("-b", argv[1]) == 0)
	{
		printf("功能b\n");
	}
	if (strcmp("-c", argv[1]) == 0)
	{
		printf("功能c\n");
	}
	if (strcmp("-ab", argv[1]) == 0)
	{
		printf("功能ab\n");
	}
	if (strcmp("-bc", argv[1]) == 0)
	{
		printf("功能bc\n");
	}

	return 0;
}

运行结果如下 

 这样就实现了同一个程序后面跟不同的选项，就实现不同的功能。

注意：这是通过它的命令行选项决定的

———— 我是一条知识分割线 ————

实际上，环境变量就是字符串。在我们输入指令回车运行的时候，系统会为我们传两张表，它们分别是：命令行参数表，环境变量表。命令行参数表获取程序名和对应选项；环境变量表获取进程对应的环境变量，环境变量表以 NULL结尾。

通过运行下面的代码，可以打印所有进程的环境变量

#include <stdio.h>
int main(int argc, char* argv[], char* env[])//char* env[]指针数组，构建环境变量表，记录进程对应的环境变量
{
	int i = 0;
	for (; env[i]; i++) {
		printf("%s\n", env[i]);
	}
	return 0;
}

3.extern char** environ获取环境变量

除了上面获取进程环境变量的方法还有别的方法吗？答案是有的，我们可以通过第三方变量environ获取环境变量。

environ是一个系统用C语言为我们编写好的对应 char env[] 数组的变量。

环境变量表对应的结构为 char* env[]，它是一个一级指针，实质上为 char*，所以我们可以用一个char**的指针去储存 char*。

通过运行下面的代码，可以打印所有进程的环境变量

#include <stdio.h>
int main(int argc, char* argv[])
{
	extern char** environ;    //关键字extern，标识后可以在一个文件中引用另一个文件中定义的变量或者函数，说明该变量在系统中存在
	int i = 0;
	for (; environ[i]; i++) {
		printf("%s\n", environ[i]);
	}
	return 0;
}

总结：为了使用需要，我们更多的使用 getenv() 这种方法获取环境变量

 🌹🌹Linux环境变量的知识大概就讲到这里啦，博主后续会继续更新更多Linux操作系统的相关知识，干货满满，如果觉得博主写的还不错的话，希望各位小伙伴不要吝啬手中的三连哦！你们的支持是博主坚持创作的动力！💪💪 

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