013 环境变量

环境变量

1. 什么是环境变量？

环境变量（Environment Variables）是操作系统中用于指定系统运行环境参数的一组动态键值对。每个环境变量由一个 名称（键） 和一个 值 组成，用于存储应用程序或系统需要访问的配置信息。例如：

  • 名称：PATH
  • 值：/usr/bin:/usr/local/bin

环境变量的作用类似于操作系统的“配置开关”，可以影响程序的运行行为、路径搜索、资源访问等。

1. 环境变量的分类

根据作用范围和修改权限，环境变量可分为两类：

1. 用户环境变量（User Variables）
  • 作用范围：仅对当前用户生效。
  • 用途：存储用户个性化配置（如用户专属的软件路径）。
2. 系统环境变量（System Variables）
  • 作用范围：对所有用户和系统进程生效。
  • 用途：存储全局配置（如系统工具路径、公共依赖库路径）。
3. 临时环境变量
  • 作用：仅在当前终端会话或子进程中有效。

2. 和环境变量相关的命令

  • echo：显示某个环境变量值
  • export：设置一个新的环境变量
  • env：显示所有环境变量
  • unset: 清除环境变量
  • set：显示本地定义的 shell 变量和环境变量

2. 常见环境变量及用途

变量名 作用 示例值
PATH 执行文件的查找的路径，目录与目录中间用 : 分隔。注意：文件查找是按 PATH 变量内的目录来查询的，所以，目录顺序很重要 /usr/bin:/usr/local/bin
HOME 当前用户的家目录（根目录） /home/user
USER 当前用户名 user
SHELL 告知我们目前这个环境使用的 SHELL 是哪个程序？默认 Shell 程序路径 /bin/bash（Linux 默认使用）
LANG 系统语言和字符编码 en_US.UTF-8
PWD 当前工作目录 /home/user/projects

还有 自定义变量： 你可以定义自己的变量来影响程序行为。示例：MY_VAR=123

[!CAUTION]

自定义变量和本地变量在概念上有些相似，但它们并不完全相同。

  1. 自定义变量：手动创建的变量，默认是 本地变量。
  2. 本地变量：默认不使用 export，只在当前 Shell 生效，子进程无法访问。
  3. 环境变量：通过 export 声明，子进程也能访问。

✅ 判断标准： 是否用 export 导出，决定了变量是本地的还是环境的。

自定义变量：

  • 定义方式： 直接赋值，或者使用 export 命令声明。
  • 作用范围： 根据是否使用 export，它可以是 本地变量 或者 环境变量。
  • 示例：
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MY_VAR="Hello World"  # 定义自定义变量
echo $MY_VAR          # 输出：Hello World

本地变量（Local Variable）：

  • 定义方式： 在当前 Shell 会话中赋值，不使用 export。
  • 作用范围： 仅在 当前 Shell 会话 内有效，不会被子进程继承。
  • 示例：
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LOCAL_VAR="I am local"
bash  				# 打开新的子 Shell
echo $LOCAL_VAR  	 # 无输出，子 Shell 无法访问父 Shell 的本地变量

环境变量（Environment Variable）：

  • 定义方式： 使用 export 命令导出。
  • 作用范围： 在 当前 Shell 以及所有 子进程 中都可用。
  • 示例：
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export ENV_VAR="I am environment"
bash  # 打开新的子 Shell
echo $ENV_VAR  # 输出：I am environment

3. 查看环境变量

  1. 查看单个变量
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echo $NAME 		//NAME为待查看的环境变量名称，例如：echo $PATH
printenv NAME	//NAME为待查看的环境变量名称，例如：printenv USER

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  1. 查看所有环境变量
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printenv  		# 或 env，输出一模一样

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4. 设置环境变量

1. 为什么 ls 命令可以直接执行，而我们自己的可执行程序需要带上路径（如 ./）来执行的问题？

原因：PATH。 它是一个环境变量，指定了一个目录列表，系统会在这些目录中搜索用户输入的命令。当你在终端中输入一个命令（例如 ls），系统会按照 PATH 中列出的顺序查找该命令，并执行找到的第一个匹配项。像 ls 这样的命令之所以可以不带路径直接执行，是因为它们所在的目录（通常是 /bin 或 /usr/bin 等）被包含在了系统的 PATH 环境变量中。因此，当你输入 ls 时，系统能够在指定的目录中找到并执行这个命令。

2. 我们自己生成的可执行程序为什么不能直接执行？

当我们创建了自己的可执行程序并尝试在终端运行时，默认情况下当前工作目录（即 . 代表的目录）通常不会包含在 PATH 环境变量中。这说明：当我们在终端输入自己程序的名字时，系统不会自动在当前目录下查找该程序。因此，我们需要使用 ./ 前缀来明确指出要执行的是当前目录下的程序。

3. 如何让自定义的可执行程序无需带路径就能直接运行？

要让自定义的可执行程序无需带路径就能直接运行，你需要将它所在的目录添加到 环境变量 PATH 中。这样，当你在命令行中输入程序名时，系统会在 PATH 指定的目录中查找该可执行程序。以下是详细步骤：

1. 临时生效（仅当前终端有效）

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# 假设程序放在 /home/user/myprogram/ 目录下
export PATH="$PATH:/home/user/myprogram"

测试验证：

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echo $PATH                 # 查看 PATH 是否包含目录
myprogram                  # 直接运行你的程序（无需路径）

取消临时设置：临时添加的路径在会话结束后就会丢失。 如果想手动取消，使用 unset 命令：

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unset PATH  			  # 或者将 PATH 恢复为原始值

2. 永久生效（对所有终端和子进程生效）

如果希望即使重启终端或计算机后仍然有效，可以将 export 命令添加到用户的启动文件中（如 .bashrc、.bash_profile 或 .zshrc 等），这样每次打开终端时就会自动设置。

根据自己使用的 Shell 选择配置文件：

  • Bash：~/.bashrc 或 ~/.bash_profile
  • Zsh：~/.zshrc

[!NOTE]

简单解释一下：

  • Bash 是最常见的默认 shell，适合日常使用和脚本编写。

  • Zsh 是更强大、功能丰富的 shell，特别适合喜欢定制和使用插件的用户。

  • Xshell 作为终端模拟器，可以连接到 Linux 服务器，使用的 shell 是由服务器设置的，可以是 Bash 或 Zsh。

可以通过以下命令来查看当前使用的是哪个 shell：

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echo $SHELL
  • 如果返回的结果是 /bin/bash，那说明你使用的是 Bash。
  • 如果返回的结果是 /bin/zsh，那说明你使用的是 Zsh。

这里以我的 Bash 为例：

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vim ~/.bashrc

在文件末尾添加这一行：

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export PATH=$PATH:/home/user/myprogram			# 或者export PATH="$PATH:/home/user/myprograms"

保存并退出编辑器，使配置生效：

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source ~/.bashrc  # 或 source ~/.bash_profile，重新加载配置文件

测试：

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echo $PATH  # 查看 PATH 变量，确认是否添加成功
myprogram   # 直接执行程序，无需路径

3. 取消永久设置：

如果不再需要这个路径，可以编辑 .bashrc 或 .bash_profile，删除那一行，然后重新执行 source 命令：

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vim ~/.bashrc  		 # 删除 export PATH 行
source ~/.bashrc 	 # 使配置生效

5. 注意事项

  1. 安全性：

    • 不要将当前目录 . 添加到 PATH（如 export PATH=".:$PATH"），这会允许当前目录下的任意程序被执行，存在安全风险。

  2. 路径优先级：

    • PATH 中目录的顺序决定查找优先级。例如：

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      export PATH="/my_dir:$PATH"  # 优先搜索 /my_dir
      export PATH="$PATH:/my_dir"  # 最后搜索 /my_dir

  3. 多用户系统：

    • 若需所有用户生效，可修改系统级配置文件（如 /etc/profile 或 /etc/environment），但需 root 权限。

  4. 误删了 PATH 变量怎么办？

    • 恢复默认 PATH:
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    export PATH="/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin"

6. 理解 HOME 环境变量

在 Linux 系统中，每个用户都有一个专属的工作目录，称为 主目录（Home Directory）。这个目录是用户登录系统后的默认位置，用户可以在其中存储个人文件、配置文件等。

  • HOME 是一个环境变量，存储了当前用户的主目录路径。
  • 每当登录到系统时，系统会分配一个 主目录，通常位于 /home/用户名，例如，假设我的用户名是 hcc，那么我的主目录就是 /home/hcc。

在终端中，使用命令 echo $HOME，系统会返回当前登录用户的主目录路径：

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1. 主目录的作用

  1. 默认工作目录：
    • 当登录到系统时，通常会自动进入主目录。这个目录是我们个人的空间，通常可以放置配置文件、文档、程序文件等。
  2. 保存用户的配置文件：
    • 在主目录下，用户的配置文件（如 .bashrc、.zshrc 等）存放在那里。这样，无论我们从哪个位置打开终端，都会读取这些文件的配置。
  3. 用户的私有空间：
    • 每个用户在系统中都有自己的主目录，确保用户数据和配置是隔离的，不会互相干扰。

2. HOME 和 ~ 的关系

~ 是 HOME 变量的简写，表示当前用户的主目录。可以在命令行中使用 ~ 来快速访问主目录。例如：

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cd ~  # 等同于 cd $HOME，切换到当前用户的主目录

这样，无论处在哪个目录下，~ 都会自动被替换为我们的主目录路径。

每个用户的工作目录（主目录）都是独立且唯一的。 即使是同一台机器上的多个用户，它们的主目录路径也不同，这样可以保证用户数据的隔离和安全。

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7. 环境变量的组织方式

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8. 如何通过代码获取环境变量

1. 通过命令行的第三个参数获取环境变量

要在 C 语言中获取和操作环境变量，我们可以通过以下几种方式：

  1. 通过命令行第三个参数（env[]）获取环境变量：这是通过命令行启动程序时传递给 main() 函数的第三个参数。
  2. 通过第三方变量 environ 获取环境变量：environ 是一个外部变量，包含了环境变量的列表。
  3. 通过系统调用获取或设置环境变量：可以使用 getenv() 来获取环境变量的值，使用 putenv() 来设置环境变量。

main() 函数的第三个参数 char *env[] 是一个指向环境变量的字符串数组，数组中的每个元素都是一个格式为 KEY=VALUE 的字符串。

示例代码：

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#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[], char *env[])
{
    printf("获取命令行参数:\n");
    for (int i = 0; i < argc; i++)
    {
        printf("参数[%d]: %s\n", i, argv[i]);
    }

    printf("\n获取环境变量:\n");
    for (int i = 0; env[i] != NULL; i++)
    {
        printf("环境变量[%d]: %s\n", i, env[i]);
    }

    return 0;
}

输出：

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2. 通过 environ 获取环境变量

environ 是一个外部全局变量，包含当前环境变量的数组，它是 char **environ 类型。

示例代码：

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#include <stdio.h>
extern char **environ;
int main()
{
    printf("通过 environ 获取环境变量:\n");
    for (int i = 0; environ[i] != NULL; i++)
    {
        printf("环境变量[%d]: %s\n", i, environ[i]);
    }

    return 0;
}

输出：

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3. 使用 getenv() 和 putenv() 系统调用获取和设置环境变量

常用 getenv 和 putenv 函数来访问特定的环境变量。

  • getenv()：获取指定环境变量的值。
  • putenv()：设置一个新的环境变量或修改已有环境变量的值。
示例：获取和设置环境变量
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#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
extern int putenv(char *string);		// 添加putenv的显式声明

int main()
{
    // 获取环境变量
    char *home = getenv("HOME");
    if (home)
    {
        printf("HOME 环境变量的值: %s\n", home);
    } 
    else
    {
        printf("HOME 环境变量未设置。\n");
    }

    // 设置环境变量
    putenv("MYVAR=MyCustomValue");
    char *myvar = getenv("MYVAR");
    if (myvar)
    {
        printf("MYVAR 环境变量的值: %s\n", myvar);
    }

    // 修改环境变量
    putenv("MYVAR=NewValue");
    myvar = getenv("MYVAR");
    if (myvar)
    {
        printf("修改后的 MYVAR 环境变量的值: %s\n", myvar);
    }

    return 0;
}

解释和输出：

  1. getenv()：获取环境变量的值，如果变量存在，返回该变量的值；如果不存在，返回 NULL。
  2. putenv()：设置环境变量，参数是一个格式为 KEY=VALUE 的字符串。putenv 会修改当前进程的环境变量，不需要重新调用 setenv() 或 unsetenv() 来更新。

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9. 环境变量通常是具有全局属性的

  1. 获取环境变量： 在程序中，通过 getenv("MYENV") 获取环境变量 MYENV 的值。如果该变量存在，程序会打印出它的值。

    示例代码：

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

    int main()
    {
        char *env = getenv("MYENV");  // 获取环境变量
        if (env)
        {
            printf("%s\n", env);  // 如果环境变量存在，则打印
        }
        return 0;
    }

  2. 没有结果： 程序首次运行时，显示没有结果，表示 MYENV 环境变量并未被设置。

  3. 设置环境变量： 通过执行 export MYENV="hello world" 命令，设置环境变量 MYENV，并再次运行程序，结果成功打印了 hello world，表示环境变量是可以在当前进程中继承并使用的。

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注意： 如果我们直接在命令行中设置 MYENV="helloworld" 而不使用 export，在我们的 C 程序中是无法获取到这个环境变量的。

解释：

  • export 是用来 将环境变量传递给子进程 的命令。如果在命令行中仅设置了 MYENV="helloworld"，这个环境变量只在当前 shell 会话中有效，但不会影响到子进程或其他程序。
  • 使用 export 后，环境变量会被子进程继承并传递，这就是为什么在使用 export 设置了 MYENV 后，程序能够成功读取到该变量的原因。