Linux环境变量深度解析

文章目录

  • 一、引言
  • 二、环境变量的基本概念
    • 1、环境变量的定义
    • 2、环境变量的作用与意义
  • 三、环境变量的导入
    • 1、导入所需文件
    • 2、登陆时的导入
  • 四、环境变量的设置方法
    • 1、查看环境变量的方式
    • 2、使用export命令临时设置环境变量
    • 3、修改配置文件以永久设置环境变量
  • 五、命令行参数与环境变量
    • 1、命令行参数的概念
    • 2、程序执行方式的思考

一、引言

在Linux操作系统中，环境变量是一个不可或缺的概念，它们对于系统的正常运行以及用户的高效工作都起到了至关重要的作用。环境变量本质上是一种特殊的变量，它存储了系统或用户配置的信息，这些信息可以被运行中的程序所读取和使用。

首先，环境变量的重要性体现在它们能够影响系统的行为以及应用程序的运行方式。通过设置和修改环境变量，用户可以实现对系统资源的定制配置，以及对应用程序运行环境的灵活调整。例如，通过设置PATH环境变量，用户可以指定系统命令的搜索路径，从而方便地使用各种命令和工具。

其次，环境变量的作用还体现在它们能够传递信息给运行中的程序。程序可以通过读取环境变量来获取必要的配置信息或参数，从而实现更加灵活和可配置的功能。这种机制使得程序能够在不同的环境和配置下运行，提高了系统的可移植性和灵活性。

此外，环境变量的来源也是一个值得探讨的话题。环境变量可以由系统管理员在全局范围内设置，也可以由用户在个人范围内自定义。它们可以通过配置文件、脚本或命令行工具进行设定和修改。这些设定方式使得环境变量的管理变得灵活而强大。

最后，环境变量与命令行参数之间也存在着密切的关联。命令行参数是用户在执行命令时传递给程序的额外信息，而环境变量则提供了一种在程序运行前预先设置这些参数的方式。因此，理解环境变量与命令行参数的关系对于深入理解Linux操作系统的运行机制以及编写高效的应用程序都具有重要意义。

综上所述，Linux OS环境变量在系统的正常运行、用户的工作效率以及程序的灵活性方面都扮演着重要角色。了解环境变量的基本概念、来源以及与命令行参数的关联，对于提高Linux操作系统的使用效率和应用程序的开发质量都具有重要意义。

二、环境变量的基本概念

1、环境变量的定义

在Linux操作系统中，环境变量是一种特殊的变量，用于存储系统或用户配置的信息。它们以键值对（key-value pair）的形式存在，可以在整个系统中被不同的程序和脚本访问和使用。环境变量通常用于存储路径、系统设置、语言环境等关键信息，以便程序能够正确地运行和交互。

环境变量具有全局性，一旦设置，就可以被当前用户或整个系统的所有进程所访问。这使得环境变量成为了一种非常有效的配置和管理系统资源的方式。

2、环境变量的作用与意义

环境变量的作用和意义主要体现在以下几个方面：

  1. 配置应用程序行为：应用程序可以根据环境变量的设置来调整其行为。例如，通过修改LANG环境变量，可以更改应用程序的语言设置，使其适应不同的语言环境。

  2. 路径设置：PATH环境变量是一个经典的例子，它包含了可执行文件的搜索路径。当用户在终端中输入命令时，系统会在PATH环境变量指定的目录中查找该命令的可执行文件。这使得用户可以方便地在任何位置运行系统中的命令和程序。

    在这里插入图片描述

  3. 用户定制：用户可以根据自己的需求设置环境变量，以适应他们的工作环境和偏好。例如，用户可以设置自定义的路径或别名，以提高工作效率。

  4. 系统配置：管理员可以使用环境变量来配置整个系统的行为。例如，通过设置全局代理服务器环境变量，管理员可以确保整个系统的网络请求都通过该代理服务器进行。

总结来说，环境变量，它们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，这些参数通常有特殊的用途。例如，PATH环境变量用于指定命令的搜索路径，HOME环境变量用于指定当前用户的主工作目录等。环境变量是通过让所有子进程继承的方式，使子进程能够获取到这些环境信息。

三、环境变量的导入

所有的环境变量一定是磁盘中的某些脚本和配置文件中，当每次启动时每一个shell进程时去读取文件，形成环境变量表，得到内存级的环境变量表。即从文件中得到环境变量表。

1、导入所需文件

在Linux操作系统中，当用户登录时，环境变量通常从几个不同的地方导入。这些位置包括shell的配置文件、系统配置文件以及用户自己的配置文件。下面是一些常见的配置文件和它们如何影响环境变量的设置：

  1. 全局Shell配置文件：
    • /etc/profile: 这是全局配置文件，对所有用户都有效。当系统启动，用户登录时，这个文件通常会被读取并执行。你可以在这里设置一些全局的环境变量。
    • /etc/environment: 这个文件也可以用来设置全局的环境变量，但是它只接受简单的VAR=value格式，不支持命令或复杂的脚本。
    • /etc/profile.d/: 这个目录中的脚本在系统启动时也会被执行，这允许管理员将多个配置文件分解为多个小脚本，以便更容易管理。
  2. 用户特定的Shell配置文件：
    • ~/.bash_profile 或 ~/.profile: 这些文件是用户特定的，当用户登录时会被读取。你可以在这里设置只对特定用户有效的环境变量。注意，不同的shell可能会有不同的配置文件，例如~/.zshrc对于Zsh用户，~/.cshrc对于C Shell用户等。
    • ~/.bashrc: 这个文件通常用于bash shell的非登录会话。如果你打开一个新的终端窗口或标签，而不是完全注销并重新登录，那么~/.bashrc通常会被读取。你可以在这里设置只在非登录会话中使用的环境变量或别名。
    • ~/.bash_login 和 ~/.profile: 这些文件在某些情况下可能会被读取，尤其是当~/.bash_profile不存在时。
  3. 动态导入：

有时，环境变量可能会在登录会话期间动态导入，例如通过运行特定的脚本或程序。这通常不是登录时的常规过程，但在某些特定情况下可能是有用的。

注意：如果你修改了这些配置文件并希望更改立即生效，你可能需要重新加载配置文件（例如，通过运行source ~/.bashrc）或重新登录。

2、登陆时的导入

当用户登录Linux系统时，环境变量的导入过程大致如下：

  1. 读取全局配置文件：系统首先会读取全局的配置文件，如/etc/profile。这个文件通常用于设定系统级的环境变量和函数等。例如，对于命令行登录，通常会加载~/.bash_profile或~/.profile。这些文件中可能会包含export命令来设置环境变量
  2. 读取用户配置文件：接下来，系统会读取用户家目录下的配置文件，如.bash_profile（对于登录shell）或.bashrc（对于非登录shell）。这些文件中可能包含了对环境变量的设定。
  3. 执行登录脚本：如果用户在.bash_profile或其他配置文件中设定了登录脚本（如通过source或.命令执行其他脚本），那么这些脚本也会被执行，并可能进一步设定或修改环境变量。
  4. 启动shell：最后，用户的shell启动，并加载在配置文件和登录脚本中设定的环境变量。

当一个进程启动另一个进程时，父进程的环境变量会传递给子进程。因此，如果父进程在启动时设置了环境变量，那么这些变量也会在由它启动的子进程中可用。

通过这个过程，用户在登录时就导入和设定他们所需的环境变量，从而定制他们的shell环境。

Linux操作系统在用户登录时从多个地方导入环境变量，包括全局配置文件、用户特定的配置文件以及可能的动态导入。你可以根据需要修改这些文件来设置或更改环境变量。

四、环境变量的设置方法

在Linux系统中，环境变量的设置方法主要有两种：临时设置和永久设置。

1、查看环境变量的方式

在Linux系统中，有多种方法可以查看已设置的环境变量。以下是一些常用的方法：

  • 使用echo命令查看单个环境变量的值

你可以使用echo命令后跟上环境变量的名称（前面加上$符号）来查看单个环境变量的值。例如，要查看PATH环境变量的值，可以运行：

echo $PATH

这将输出PATH环境变量包含的目录列表，这些目录是系统搜索可执行文件时所使用的。

  • 使用printenv命令查看环境变量

printenv命令用于打印环境变量的值。如果不带任何参数，它会打印出所有的环境变量及其值。你也可以指定一个环境变量名作为参数来查看其值。例如：

printenv PATH

或者查看所有环境变量：

printenv
  • 使用env命令查看环境变量

env命令也可以用来查看环境变量。不带任何参数时，它会打印出所有的环境变量及其值，与printenv不带参数时的作用类似。同样，你也可以指定一个环境变量名来查看其值。例如：

env | grep PATH

这个命令会过滤出包含PATH的环境变量行。

记住，环境变量是存储在用户的shell配置文件中（如.bashrc、.bash_profile、.zshrc等，取决于你使用的shell和配置），或者系统级别的配置文件中（如/etc/profile、/etc/environment等）。因此，查看这些文件也可以帮助你理解环境变量的来源和设置方式。不过，直接查看这些文件并不会显示当前shell会话中实际使用的环境变量值，它们只是定义了如何在新的shell会话中设置这些变量。

  • set命令：把bash中所有的变量全部显示出来，包括环境变量和本地变量。

  • C语言打印环境变量，在C语言中，环境变量通常通过main函数的第三个参数访问。或者，可以使用全局变量extern char **environ;来访问它们。env是一个指向字符指针数组的指针，数组的每个元素都是一个环境变量的字符串表示，形式为"name=value"。这个数组以NULL指针结束。

    //方法一:
#include <stdio.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;
}
//方法e:
#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[])
{extern char **environ;for (int i = 0; environ[i]; i++){printf("%s\n", environ[i]);}return 0;
}

    在这里插入图片描述

  • getenv：根据环境变量的名字获得环境变量

    在这里插入图片描述

2、使用export命令临时设置环境变量

使用export命令可以在当前终端会话中临时设置环境变量。这些设置仅对当前会话有效，当会话结束时，环境变量的设置将失效。

假设我们想要临时设置一个名为MY_VAR的环境变量，并赋值为Hello World，可以使用以下命令：

export MY_VAR="Hello World"

设置完成后，可以使用echo命令来查看环境变量的值：

在这里插入图片描述

3、修改配置文件以永久设置环境变量

要永久设置环境变量，需要修改用户的配置文件，如.bashrc、.profile（或称为 .bash_profile）或/etc/profile等。这些文件中的设置将在每次登录或启动新的shell时自动生效。

我们以 ~/.profile 为例：

在这里插入图片描述

在文件末尾添加以下行：

export MYVAL=youcanseeme

在这里插入图片描述

保存并关闭文件后，为了使修改生效，需要重新加载配置文件或注销并重新登录。重新加载.bash_profile的方法通常是运行：

然后重启xshell，echo $MYVAL

在这里插入图片描述

系统级与用户级：在/etc/profile或/etc/environment中设置的环境变量是系统级的，对所有用户都有效。而在用户家目录下的配置文件中设置的环境变量则是用户级的，只对特定用户有效。

避免重复设置：在编辑配置文件时，注意避免重复设置相同的环境变量，这可能会导致不可预期的行为。

五、命令行参数与环境变量

1、命令行参数的概念

命令行参数是在用户在命令行中输入命令时，紧跟在命令后面的一些选项或参数。它们是操作系统中用于控制程序运行的一种方式，允许用户在命令行界面下通过输入特定的参数，对程序进行配置和控制。

这些参数一般通过主函数进行传递，进而影响程序的行为或指定程序要操作的对象。这些参数用于配置命令的行为或传递数据给命令，使同样的程序在不同的命令行参数下运行出不同的结果。命令行参数的格式通常为“-选项名 参数值”，其中选项名可以是单个字母或多个字母的缩写，参数值可以是字符串、数字或布尔值等多种类型。

在C语言中，main函数可以接收命令行参数。main函数的原型通常如下：

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

其中：

  • argc（argument count）是命令行参数的个数，包括程序本身的名称。
  • argv（argument vector）是一个指向字符指针数组的指针，数组中的每个元素都是一个命令行参数的字符串表示。argv[0]通常是程序的名称，argv[1]是第一个参数，依此类推，直到argv[argc-1]。

在这里插入图片描述

命令行参数表以NULL结尾。 ls -l等命令的选项，就是命令行参数。例如，在Linux系统中，大部分命令都支持参数，用户可以通过参数来实现不同的操作。命令行参数是Linux指令选项的基础。

命令行参数与环境变量，可以说它们都是操作系统和程序运行时的重要参数，但它们的用途和传递方式有所不同。命令行参数主要是用户针对具体的一次程序运行而设定的，而环境变量则更多地是为了设置整个操作系统的运行环境。

2、程序执行方式的思考

为什么执行我的程序要给出完整路径或相对路径，而执行系统的命令可以直接使用？

在这里插入图片描述

在Linux系统中，当执行系统命令时，可以直接使用命令名而不需要给出完整路径或相对路径，这是因为系统通过环境变量（特别是PATH环境变量）来查找这些命令。PATH环境变量包含了一系列由冒号（:）分隔的目录，当输入一个命令时，shell会在这些目录中查找该命令的可执行文件。

例如，如果输入ls命令，shell会在PATH环境变量中定义的目录中查找名为ls的可执行文件，并运行它。这就是为什么可以直接输入命令名而不需要指定完整路径的原因。我的环境下，PATH 的值如下：

在这里插入图片描述

这意味着，当在终端中输入一个命令（比如 ls）并回车时，shell 会按照上述目录的顺序进行搜索，直到找到该命令的可执行文件为止。

例如，如果输入 ls 并回车，shell 会首先检查 /usr/local/sbin/ 目录下是否有一个名为 ls 的可执行文件。如果没有找到，它会继续检查下一个目录 /usr/local/bin/，以此类推，直到在 /bin/ 目录下找到 ls 命令。

这种机制允许用户和系统管理员将新的命令或程序的目录添加到 PATH 中，而无需每次执行命令时都输入完整的路径。这也是为什么您可以直接执行系统命令而不需要给出完整路径的原因。

然而，当我们编写程序或脚本并尝试执行其他程序或命令时，情况会有所不同。这是因为我们的程序或脚本可能不知道当前的环境变量设置，特别是PATH环境变量。因此，为了确保能够正确找到并执行所需的程序或命令，通常需要提供完整路径或相对路径。有几种方法可以解决这个问题：

  1. 使用完整路径：在你的程序或脚本中，直接指定要执行命令的完整路径。这样可以确保无论当前的工作目录是什么，都能找到并正确执行该命令。
  2. 修改PATH环境变量：在你的程序或脚本开始时，你可以修改PATH环境变量，将包含所需命令的目录添加到其中。这样，你的程序或脚本就可以像shell一样在这些目录中查找命令了。但请注意，这样做可能会影响到其他依赖环境变量的代码或工具。
  3. 配置系统以包含所需路径：对于经常使用的命令或程序，你可以考虑将它们所在的目录添加到系统的PATH环境变量中。这样，无论是通过shell还是通过程序或脚本，都可以直接使用命令名来执行它们。这通常通过在用户的shell配置文件（如.bashrc或.bash_profile）中添加相应的导出语句来实现，或直接添加到环境变量中。

下面，我们来实验一下：

方法一：

我们可以将我们的代码复制到某环境变量所在的路径下：

在这里插入图片描述

  1. 复制文件到/usr/bin/
zyb@linux:~/env_variables_usage$ sudo cp myenv /usr/bin/

这个命令尝试使用 sudo（超级用户权限）将当前目录下的 myenv 文件复制到 /usr/bin/ 目录下。如果 myenv 是一个可执行文件，并且复制成功，那么它将被放置在系统的二进制文件目录下，这样就可以从任何位置直接运行它，而不需要提供相对路径或绝对路径。

  1. 执行当前目录下的myenv
zyb@linux:~/env_variables_usage$ ./myenv   
argv[0]: ./myenv

这个命令在当前目录下执行 myenv 文件。由于指定了 ./ 前缀，它明确告诉 shell 在当前目录中查找 myenv。argv[0]: ./myenv 表示 myenv 是一个程序，它打印了命令行参数列表的第一个元素（通常是程序的名称或路径），在这里是 ./myenv。

  1. 尝试执行/usr/bin/下的myenv
zyb@linux:~/env_variables_usage$ myenv   
argv[0]: myenv

这个命令尝试执行 /usr/bin/ 目录下的 myenv 文件。如果之前使用 sudo cp 命令成功地将 myenv 复制到 /usr/bin/，那么可以直接通过 myenv 命令来执行它，而不需要提供路径。输出的 argv[0]: myenv 表示 myenv 程序被成功执行，并且它接收到的第一个命令行参数是 myenv。

请注意，将文件复制到 /usr/bin/ 或其他系统目录中通常需要管理员权限，这就是为什么需要使用 sudo。同时，在 /usr/bin/ 这样的系统目录下添加文件可能会对系统造成影响，特别是如果文件名与现有系统工具冲突。因此，记得测试后要删除该环境变量 sudo rm /usr/bin/myenv 。在这样做之前，需要确保 myenv 文件不会对系统造成损害。

方法二：

可以将其添加到PATH环境变量中。

在这里插入图片描述

通过这些操作，修改了 PATH 环境变量，使得在当前目录下可以直接通过命令名 myenv 来执行 myenv 文件，而不需要提供路径前缀 ./。这是管理可执行文件和脚本的常用方法，通过修改 PATH 可以方便地访问和执行这些文件。

⚠️环境变量具有全局属性，环境变量会被所有的子进程或孙子进程继承。

环境变量是可以被子进程继承下去的。即在bash中设置临时环境变量，然后启动可执行程序来输出环境变量（该可执行程序的父进程是bash进程），我们可以发现新添加的环境变量被打印出来。

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