【Linux篇】细品环境变量与地址空间

本篇文章主要是结合我之前面试的各种经历和实战开发中遇到的问题解决经验整理的，希望这篇《【Linux篇】细品环境变量与地址空间》对你有很大帮助！欢迎收藏，分享给更多的需要的朋友学习~

环境变量（environment variables）通常是指操作系统中用于定义运行环境参数的一种机制。这些变量在系统中具有全局特性，并且能够影响程序的行为方式。

例如，在编写C/C++代码时，我们常常不需要明确指定动态或静态库的位置，编译器依然可以成功链接这些库并生成可执行文件。这是因为相关的环境变量帮助编译器定位这些资源。

示例理解

当我们编写C/C++程序时，main函数是我们程序的入口点。尽管如此，main函数本身也是被其他函数调用的。在Linux环境下，main函数是由 _start() 函数调用的。此外，main函数也支持参数传递：

• argc：表示命令行参数的数量。
• argv[]：是一个指针数组，指向传入的字符串参数。

以下是一个简单的示例代码：

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

将上述代码在Linux环境中运行，可以看到如下输出：

这与我们在Linux下输入命令类似，例如：

ls -a
ls -l

当我们在终端输入 ./code -a -b -c 时，这条命令首先会被 bash 解析，然后拆分成多个字符串并保存到 argv[] 数组中。

命令行参数实现子功能

main 函数的命令行参数是实现程序不同子功能的关键机制之一。这也是指令选项实现的基本原理。例如：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
<p>int main(int argc, char* argv[]) {
if(argc != 2) {
printf("Usage: ./code [-a|-b|-c]\n");
return 1;
}</p><pre class="brush:php;toolbar:false"><code>const char* arg = argv[1];
if(strcmp(arg, "-a") == 0) {
    printf("这是功能1\n");
} else if(strcmp(arg, "-b") == 0) {
    printf("这是功能2\n");
} else if(strcmp(arg, "-c") == 0) {
    printf("这是功能3\n");
} else {
    printf("Usage: ./code [-a|-b|-c]\n");
}

return 0;</code>

}

运行结果如下：

由此可以看出，进程内部维护了一个 argv 表来支持选项功能的实现。

环境变量的作用

当我们执行一个命令时，系统需要先找到该命令对应的二进制文件。我们使用的指令本质上就是二进制程序，与上面的 code 没有区别。

那么为什么使用指令时可以不带路径呢？

这是因为系统中存在一个名为 PATH 的环境变量，它标识了一组路径，告诉系统在哪里查找二进制文件。如果我们把上面实现的 code 程序复制到 /usr/bin/ 路径下，就可以直接运行而无需指定路径。

查看环境变量的方法：

env
echo $PATH

PATH 环境变量的内容是以冒号 : 分隔的路径列表。系统会按照这些路径依次查找所需的命令。

例如，查找 ls 指令的过程如下：

// 将路径取下来添加到指令前
/usr/local/bin/ls
// 若没找到，则继续向下一个路径中查找
/usr/bin/ls
// 若找到，则执行指令

添加和修改环境变量

可以通过以下方式添加或修改环境变量：

方法一：追加路径

PATH=$PATH:+要添加的环境变量内容

这种方式不会覆盖原有的 PATH 内容。

方法二：覆盖路径

PATH=要添加的环境变量内容

这种方式会覆盖原有的 PATH 内容。

如果想恢复初始的 PATH 内容，只需重启服务器即可。

如何理解环境变量

从存储角度来看，用户登录时会启动一个 bash 进程，这个进程会在内部维护一张“环境变量表”。当用户输入命令时，bash 会解析命令并分割成参数，接着根据 PATH 环境变量中的路径逐一查找命令，找到后执行，否则提示 command not found。

因此，bash 内部维护了两张表：

• 命令行参数表
• 环境变量表

环境变量的本质是一系列键值对（key-value pairs），它们以常量字符串的形式存在于内存中。

环境变量最初来源于系统的配置文件，例如用户的家目录下的 .bashrc 或 .bash_profile 文件。用户登录时，bash 会读取这些文件并设置相应的环境变量。

更多常见环境变量

• HISTSIZE：记录历史命令的最大条数。
• USER：当前登录的用户名。
• HOME：用户的家目录路径。

通过这些环境变量，我们可以实现一些个性化操作。例如，cd ~ 能够返回家目录，是因为 HOME 环境变量保存了用户的家路径。

获取和操作环境变量

常用的获取和操作环境变量的方式包括：

• export：导入环境变量。
• env：查看所有环境变量。
• echo $XXX：查看单个环境变量。
• unset：取消某个环境变量。

还可以通过编程方式获取环境变量，例如：

方法一：遍历环境变量表

#include<stdio.h><h1>include<string.h></h1><p>int main(int argc, char<em> argv[], char</em> env[]) {
(void)argc;
(void)argv;</p><pre class="brush:php;toolbar:false"><code>for(int i = 0; env[i]; i++) {
    printf("env[%d]-&gt;%s\n", i, env[i]);
}

return 0;</code>

}

方法二：使用 getenv 函数

#include<stdio.h><h1>include<stdlib.h></h1><h1>include<string.h></h1><p>int main(int argc, char<em> argv[], char</em> env[]) {
(void)argc;
(void)argv;
(void)env;</p><pre class="brush:php;toolbar:false"><code>char* path = getenv("PATH");
if(path == NULL) return 1;

printf("PATH-&gt;%s\n", path);
return 0;</code>

}

方法三：使用 environ 全局变量

#include<stdio.h><h1>include<stdlib.h></h1><h1>include<string.h></h1><h1>include<unistd.h></h1><p>extern char** environ;</p><p>int main(int argc, char* argv[]) {
(void)argc;
(void)argv;</p><pre class="brush:php;toolbar:false"><code>for(int i = 0; environ[i]; i++) {
    printf("env[%d]-&gt;%s\n", i, environ[i]);
}

return 0;</code>

}

环境变量的继承性

父进程的环境变量会被其子进程、孙进程等继承。这种机制使得子进程能够访问相同的环境变量，从而执行个性化的操作。例如，我们可以编写一个只能特定用户运行的程序：

#include<stdio.h><h1>include<string.h></h1><p>int main(int argc, char<em> argv[], char</em> env[]) {
(void)argc;
(void)argv;
(void)env;</p><pre class="brush:php;toolbar:false"><code>char* who = getenv("USER");
if(strcmp(who, "xiaohao") != 0) {
    printf("Only xiaohao can run this program.\n");
    return 1;
}

printf("这是正常的执行逻辑。\n");
return 0;</code>

}

总结

环境变量是操作系统中一种重要的机制，用于定义运行环境参数。它们具有全局特性，并且能够在进程之间传递和继承。通过合理使用环境变量，可以实现灵活的程序控制和个性化配置。

本篇关于《【Linux篇】细品环境变量与地址空间》的介绍就到此结束啦，但是学无止境，想要了解学习更多关于文章的相关知识，请关注golang学习网公众号！