【Linux探索学习】第十五弹——环境变量：深入解析操作系统中的进程环境变量

Linux学习笔记：

https://blog.csdn.net/2301_80220607/category_12805278.html?spm=1001.2014.3001.5482

前言：

环境变量（Environment Variables）是操作系统与应用程序之间的重要桥梁。它们为进程提供运行时配置信息，在操作系统的资源管理和应用程序的灵活性方面扮演了关键角色。本文将全面介绍进程环境变量的概念、常见环境变量、操作指令，以及如何通过C语言中的getenv和setenv函数对环境变量进行操作，配以代码示例和表格，帮助你深入理解这一重要知识点。

一、环境变量的基础概念

1.1 什么是环境变量？

环境变量是键值对形式的全局变量，定义了系统和进程的运行环境。它们用于存储系统配置、用户信息以及运行时参数，供操作系统和应用程序读取和使用。

环境变量的基本格式为：

KEY=VALUE

KEY：变量名（大小写敏感）。
VALUE：变量值，可以是路径、字符串、数字等。

1.2 环境变量的作用

环境变量的主要作用包括：

配置程序运行环境：如定义程序搜索路径、语言环境等。
传递系统信息：提供系统版本、主机名等信息。
控制进程行为：通过变量值影响程序的行为和运行逻辑。

我们来讲一下一个常见的环境变量的作用：程序搜索路径（PATH）

PATH时我们在打开系统时就会存在的环境变量，我们可以通过下面的指令查看PATH环境变量的内容：

echo $PATH

我们可以查看到一串的路径，那么这些路径有什么特殊之处吗？

我们可以看这样一个例子，对于我们自己生成的一个可执行文件，比如myproc，要想运行必须是./myporc，而不能是.myproc，原因就是我们执行一个文件时是需要先找到它的位置的，我们需要告诉系统它是在当前路径下的

但是我们也知道有一些指令，比如pwd指令，我们并没有告诉系统它所在的位置，但是它仍然能够被执行，这又是为什么呢？这就与我们上面PATH中的路径有关了

之所以系统指令比如pwd,ls等可以不指明路径的原因就是它们的路径其实就是上面PATH中的路径，这些路径是系统默认搜索路径，而我们自己创建的路径并不包含在其中，但其实我们可以通过操作将我们的路径添加进去，比如：

PATH = $PATH:/home/zwt

此时我们就发现我们将我们自己的路径也添加到PATH中去了

另外我们使用which查找指令时就是从PATH环境变量中搜索的，所以此时我们也可以使用which查找我们自己写的可执行文件，比如上面提到的myproc

二、常见环境变量

以下是操作系统中常见的环境变量及其作用：

环境变量	描述	示例
`PATH`	定义可执行程序的搜索路径，多个路径用冒号分隔。	`/usr/bin:/bin:/usr/local/bin`
`HOME`	当前用户的主目录。	`/home/username`
`USER`	当前用户名。	`username`
`SHELL`	用户默认的Shell路径。	`/bin/bash`
`LANG`	语言和区域设置，影响程序的语言显示。	`en_US.UTF-8`
`LD_LIBRARY_PATH`	动态链接库搜索路径。	`/usr/local/lib:/usr/lib`
`TEMP` 或 `TMP`	临时文件的存储路径。	`/tmp`
`EDITOR`	默认文本编辑器。	`vim`

示例：查看系统中的环境变量

# 查看所有环境变量
env

# 打印特定环境变量
echo $PATH

三、环境变量的特性

3.1 环境变量的继承

环境变量在进程的生命周期中由父进程传递给子进程。当一个进程创建子进程时，子进程会继承父进程的环境变量。

父进程修改环境变量，不影响已运行的子进程。
子进程修改环境变量，也不会影响父进程。

示例：父子进程环境变量继承

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

int main() {
    printf("Parent: PATH = %s\n", getenv("PATH"));

    pid_t pid = fork();
    if (pid == 0) {
        // 子进程
        setenv("PATH", "/tmp", 1);
        printf("Child: PATH = %s\n", getenv("PATH"));
    } else {
        // 父进程
        sleep(1);  // 等待子进程修改完成
        printf("Parent after fork: PATH = %s\n", getenv("PATH"));
    }

    return 0;
}

子进程的PATH环境变量修改了，但是父进程的没有被修改

输出说明：

子进程的修改不会影响父进程的环境变量。

3.2 环境变量的生命周期

环境变量的生命周期与进程绑定。
进程终止时，其环境变量也会被销毁。

四、管理环境变量的常用指令

在Linux中，可以通过命令行轻松管理环境变量。

指令	描述	示例
`echo $VAR`	查看环境变量的值。	`echo $HOME`
`export VAR=value`	设置环境变量，并导出到子进程。	`export MYVAR=123`
`unset VAR`	删除环境变量。	`unset MYVAR`
`env` 或 `printenv`	查看当前进程的所有环境变量。	`env`

五、C语言中的环境变量操作

在C语言中，可以通过标准库函数操作环境变量，包括获取、设置和删除。

5.1 获取环境变量：`getenv`

getenv函数用于获取指定环境变量的值。如果环境变量不存在，则返回NULL。

函数原型

char *getenv(const char *name);

示例：获取环境变量值

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

int main() {
    char *path = getenv("PATH");
    if (path) {
        printf("PATH: %s\n", path);
    } else {
        printf("PATH not set.\n");
    }
    return 0;
}

5.2 设置环境变量：`setenv`

setenv函数用于设置或更新环境变量的值。

函数原型

int setenv(const char *name, const char *value, int overwrite);

name：环境变量名。
value：环境变量值。
overwrite：是否覆盖已有值（非零值表示覆盖）。

示例：设置环境变量

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

int main() {
    // 设置环境变量
    if (setenv("MYVAR", "Hello, World!", 1) == 0) {
        printf("MYVAR set to: %s\n", getenv("MYVAR"));
    } else {
        perror("Failed to set environment variable");
    }

    return 0;
}

5.3 删除环境变量：`unsetenv`

unsetenv函数用于删除指定的环境变量。

函数原型

int unsetenv(const char *name);

示例：删除环境变量

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

int main() {
    setenv("MYVAR", "Hello, World!", 1);
    printf("Before unset: MYVAR = %s\n", getenv("MYVAR"));

    unsetenv("MYVAR");
    printf("After unset: MYVAR = %s\n", getenv("MYVAR"));  // 输出NULL

    return 0;
}

5.4 遍历所有环境变量：`environ`

全局变量environ存储了所有环境变量的指针数组，可以用来遍历当前进程的环境变量。

示例：打印所有环境变量

#include <stdio.h>

extern char **environ;

int main() {
    char **env = environ;
    while (*env) {
        printf("%s\n", *env);
        env++;
    }
    return 0;
}

六、环境变量的安全性与常见问题

6.1 环境变量的安全性

环境变量可能存储敏感信息（如API密钥、密码等），因此需要注意以下几点：

避免敏感信息暴露：尽量不要在环境变量中存储明文密码。
限制环境变量的访问范围：不要轻易导出变量到子进程。
验证外部输入：防止外部程序通过环境变量注入恶意代码。

6.2 常见问题与解决方案

问题	原因	解决方案
环境变量未被子进程继承	未使用`export`导出环境变量。	使用`export`命令显式导出。
环境变量过长导致错误	部分系统对环境变量大小有限制（如ARG_MAX）。	尽量缩短环境变量的值，或使用文件存储配置信息。
修改环境变量无效	修改变量后未启动新进程。	确保变量在进程启动前已正确设置。

七、总结

环境变量是操作系统与应用程序之间的重要接口，它以简单而灵活的方式为进程提供运行时的配置信息。从本文中，我们学习了环境变量的基本概念、常见变量、管理方式，以及如何使用C语言操作环境变量。通过理论分析和代码示例，希望你能在实际开发中更好地理解和应用环境变量。

在实际学习和工作中，合理使用环境变量能够极大提高程序的可配置性和灵活性，同时也需要注意其安全性，避免泄露敏感信息。

感谢各位大佬观看，创作不易，还请各位大佬点赞支持！！！