【Linux系统编程】环境变量

介绍

        环境变量是一个系统预定义的全局参数，系统自己开辟空间，将它存在于所有的Shell中，具有继承性，可以存储有关shell会话和工作环境的信息。

        环境变量不是只有一个，而是一堆，是系统内具有特殊用途的变量。如：PATH、PWD、USER、HOME等。

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环境变量的认识

        首先，要说明，每当启动系统时，环境变量就已被系统开辟完毕，我们可使用env指令进行查看系统下的所有环境变量以及环境变量对应的数据。

[zhujunhao@bogon code]$ env
........

USER=zhujunhao

PATH=.........

PWD=/home/zhujunhao/code

HOME=/home/zhujunhao
........

        查看单个环境变量的数据时，只需输入：echo $环境变量。如echo $PATH、echo $PWD等。

[zhujunhao@bogon code]$ echo $USER
zhujunhao   
[zhujunhao@bogon code]$ echo $PWD
/home/zhujunhao/code

        我们也可以创建环境变量。在Linux中，export命令用于创建环境变量，unset删除环境变量。如export ENV=12，创建存放12的环境变量，unset ENV删除ENV环境变量。

[zhujunhao@bogon code]$ export ENV=12
[zhujunhao@bogon code]$ echo $ENV
12

[zhujunhao@bogon ~]$ unset HHH   //删除HHH环境变量

        每个环境变量对应的数据就是其功能的代表，它具有特殊的意义，下面会详细介绍其功能。

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命令行参数

       在认识环境变量的功能前，我们来学习一下命令行参数。在Linux中，在我们启动的非图形化界面时的命令行时，实际上就是bash(或shell)给我们输出的命令行字符串，对应的小部分代码样例如下：

printf("[zhujunhao@bogon code]$ ");//输出指令行，不同机器的数据可能有些不同
char buffer[1024];//指令数组，存入相关指令的字符串

scanf("%s, buffer");//从输入流中输入指令

        该命令行还可以与我们写入的代码程序联系起来。在平常我们写入C/C++程序时，主函数中其实也可以有参数。main主函数中的参数是从bash指令行中维护、创建、传参，即这些参数通常在命令行中传递给程序，并可以通过main函数的参数进行访问。样例如下：

int main(int n, char* news[]，char* S[]) //其中，第一个整型参数n表示命令行参数的数量。第二个参数news是一个指向命令行参数字符串数组的指针，命令行中输入的字符串都将放入里面。第三个参数S存放的就是系统下的环境变量

        我们先来观察前两个参数的使用。当我们在命令行中运行程序时，输入的参数将会传递给程序，下面的代码是依次访问输入数据的代码。如下：

[zhujunhao@bogon code]$ cat test.cpp

#include
#include
using namespace std;
int main(int n, char* news[])
{
    /*int i = 0;
    for (i = 0; i < n; i++)
    {
        cout << "news[" << i << "]: " << news[i] << endl;
    }*/
    //以下效果一样
    for (int i = 0; news[i]; i++)
    {
        cout << "news[" << i << "]: " << news[i] << endl;
    }
    return 0;
}

[zhujunhao@bogon code]$ g++ -o test.exe test.cpp

//以下是输出指令行中的内容
[zhujunhao@bogon code]$ ./test.exe
news[0]: ./test.exe  

[zhujunhao@bogon code]$ ./test.exe -a -b -c -d -e
news[0]: ./test.exe
news[1]: -a
news[2]: -b
news[3]: -c
news[4]: -d
news[5]: -e

        这种使用通常在命令代码中最常见，通过不同选项，让相同的程序执行内部不同的功能。在bash的指令中，运用的其实就是上面的道理来实现命令逻辑，即命令行参数是指令选项的基础。

[zhujunhao@bogon code]$ cat code.cpp   //系统的源代码
#include
#include
using namespace std;
int main(int n, char *s[])
{
    if (n != 2)
    {
        cout << "Error:\n\tPlease Inoput" << endl;
    }
    else if (strcmp("-1", s[1]) == 0)
    {
        cout << "test.exe: -1" << endl;
    }
    else if (strcmp("-2", s[1]) == 0)
    {
        cout << "test.exe: -2" << endl;
    }
    else if (strcmp("-3", s[1]) == 0)
    {
        cout << "test.exe: -3" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "unknow" << endl;
    }
    return 0;   
}

[zhujunhao@bogon code]$ g++ -o code.exe code.cpp
[zhujunhao@bogon code]$ ./code.exe
Error:
    Please Inoput

//下面的-1、-2、-3、-4可理解为对应设计的选项功能，而./code.exe为设计对应的命令
[zhujunhao@bogon code]$ ./code.exe -1 
test.exe: -1
[zhujunhao@bogon code]$ ./code.exe -2
test.exe: -2
[zhujunhao@bogon code]$ ./code.exe -3
test.exe: -3
[zhujunhao@bogon code]$ ./code.exe -4
unknow

        main函数中存放环境变量的第三个参数使用样例如下，该代码的功能是输出系统下的所有环境变量，也就是说，环境变量可以被子进程进行下去。

[zhujunhao@bogon code]$ cat test.cpp

//以下代码的S2[i]将会输出所有的环境变量

#include
using namespace std;
int main(int n, char *S1[], char *S2[])
{
    for (int i = 0; S2[i]; i++)
    {
        cout << "S2[" << i << "]:  " << S2[i] << endl;
    }
    return 0;
}

        在代码中，我们可使用getenv("环境变量")函数获取指定名字的环境变量，获取成功的话将返回环境变量的数据。

[zhujunhao@bogon code]$ cat test.cpp

#include
#include
#include
using namespace std;
int main()
{
    char* str = getenv("USER");
    cout << "str(USER): " << str << endl;
    return 0;
}

[zhujunhao@bogon code]$ g++ -o test.exe test.cpp
[zhujunhao@bogon code]$ ./test.exe
str(USER): zhujunhao     

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环境变量的作用

        环境变量可以很好的帮助系统、用户、应用程序和脚本进行配置和运行。系统下的环境变量非常多，这里我们先认识下PATH、PWD、USER、HOME的功能。

        PATH：它告诉shell或bash进程在哪里查找可执行文件。当你在命令行中输入一个命令时，shell会在PATH变量指定的目录中查找该命令的可执行文件。

        PWD：存放这当前目录的绝对路径，对应的指令功能是pwd。

        USER：它表示当前shell或bash登录的用户。当用户登录系统时，系统会设置USER环境变量为该用户的用户名。这个环境变量在系统运行时始终运转，即使我们在中间切换用户，USER环境变量的值仍然会保持为原来的用户名。

        HOME：它表示当前用户的家目录的路径。当用户登录系统时，系统会设置HOME环境变量为该用户的家目录路径。跟USER一样，这个环境变量在系统运行时始终运转。

        下面，我们重点说明下PATH环境变量。

        当我们使用指令时，系统都会展开 PATH 对应下的路径进行搜索相关指令，所以无论在什么路径下，系统相关的指令都可以使用。而没有在此路径下的指令需根据具体路径来执行。

        若想将有关指令跟系统定义相关指令那样，不用加路径可在任意路径下直接使用，这里有两个方法。

        方法一：直接把相关指令拷贝到 PATH 对应的 /usr/bin/ 工作命令路径下。

[zhujunhao@bogon code]$ echo $PATH  

//系统在以下路径进行查找，每个分隔符对应不同的路径
/usr/local/bin:/usr/local/sbin:/usr/bin:/usr/sbin:/bin:/sbin:/home/zhujunhao/.local/bin:/home/zhujunhao/bin

[zhujunhao@bogon code]$ code.exe   //不是系统中PATH路径下对应的指令，系统报错
bash: code.exe: command not found...
[zhujunhao@bogon code]$ ./code.exe  //绝对路径下执行可执行文件的指令
Error:
    Please Inoput

//拷贝自己的指令

[zhujunhao@bogon code]$ sudo cp code.exe /usr/bin/
[sudo] password for zhujunhao: 

//可直接成功运行
[zhujunhao@bogon code]$ code.exe
Error:
    Please Inoput

        这里需提醒一下，除非我们必要使用，否则不建议把相关指令拷贝系统指令的 PATH 路径下，因为当 PATH 路径下存放过多时，会给系统造成一定的影响。

       方法二：直接把自己当前的路径添加到 PATH 这个环境变量里，具体添加如下：

[zhujunhao@bogon code]$ pwd
/home/zhujunhao/code

//下面是错误的写法
[zhujunhao@bogon code]$ PATH=/home/zhujunhao/code  //这样将会把原有的环境变量直接覆盖

//下面才是真正的添加路径的正确写法，这里/home/zhujunhao/code对应的是我们要设置的路径
[zhujunhao@bogon code]$ PATH=/home/zhujunhao/code:$PATH  
//可直接成功运行
[zhujunhao@bogon code]$ code.exe
Error:
    Please Inoput

        若我们真的执行了上面错误的替换指令，其实也不必担心。这里我们的修改环境变量的数据都是存入内存中的。当错误使用时，我们只需要重启系统即可恢复，系统会重新对环境变量初始化，恢复原有的数据。

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        总：环境变量的好处很多在于它具有全局属性，可以被所有的子进程或孙子进程进行继承，而且也可在任意情况下使用，如PATH等，它们帮助系统、用户、应用程序和脚本进行配置和运行。