Linux: 命令行参数和环境变量究竟是什么？

一、命令行参数

 在main函数中，我们可以给main函数传递3个参数(库函数头为main(int argc, char *argv[], char *env[]))（这里我们只用前两个参数）。那究竟如何给main函数传递参数呢？每个参数分别表示什么？

1.1 main函数参数意义

 main函数中，argc表示指针数组arvg中有效元素的个数。接下来我们来看一段代码！

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

int main(int argc, char* argv[])                                                                                                                     
{                                                                  
    int i = 0;                                                     
    for(; i < argc; i++)                                           
    {                                                              
        printf("%d: %s\n", i, argv[i]);                            
    }                                                              
}   

【运行现象】：

1.2 命令行参数概念

 1.1中main()函数在运行时，我们输入的指令会被bash或shell当成一个大的字符串，并以空格的形式分割成若干个小的字符串。而这些小字符串会形成一张指针数组表，bash或shell会指针数组有效个数传给argc参数，指针数组表地址传给argc参数。

 我们在来看看系统指令现象，来对比上述mian函数。

  我们将上述这种ls、ls -l 、ls -l -a称之为命令行参数。输入的指令会被bash或shell以空格分割成小字符串，并形成一种指针数组表用于存放每一个小的字符串，并将该指针数组的有效个数传递给mian函数的argc参数，而指针数组表的地址传递给argv参数。其中./mybin、ls这种为可执行程序、其他的为选项。命令行参数可以让同一段代码通过不同的选项来实现不同的功能！！

1.3 命令行参数实例

 下面我们希望一段代码，通过不同的指令来实现简单的计算器。其中格式为可执行程序 功能参数(add、sub、mul、div) 两个参与运算的数据d1 d2。
 显然我们需要给mian函数中，有效字符的个数为4，此时我们仅需比较argv[1]传递的字符串是什么即可判断对于的功能选项。下面我们来看看如何实现吧！

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
    
int main(int argc, char *argv[])    
{    
    if(argc != 4)//传入数据错误，显示正确使用手册    
    {        
        printf("Use error\nUsage %s op[-add|sub|mul|div] d1 d2\n", argv[0]);    
        return 1;    
    }    
    
    int x = atoi(argv[2]);//将字符窜转整型    
    int y = atoi(argv[3]);    
    if(strcmp(argv[1], "add")==0)    
    {    
        int result = x + y;    
        printf("%d + %d = %d\n", x, y, result);    
    }    
    else if(strcmp(argv[1], "sub")==0)    
    {    
        int result = x - y;    
        printf("%d - %d = %d\n", x, y, result);    
    }    
    else if(strcmp(argv[1], "mul")==0)    
    {    
        int result = x * y;    
        printf("%d * %d = %d\n", x, y, result);                                                                                                          
    
    }    
    else if(strcmp(argv[1], "div")==0)    
    {    
        if(y == 0)//非法数据、除数为0
        {
            printf("%d/%d=error! div zero\n", x, y);
        }
        else 
        {
            int result = x / y;
            printf("%d / %d = %d\n", x, y, result);
        }
    }
    else
    {
        printf("Use error\nUsage %s op[-add|sub|mun|div] d1 d2\n", argv[0]);

    }
    return 0;
}

【测试结果】：

二、环境变量

 在shell中，对于系统指令（ls、pwd）的我们直接在命令行输入相关指令便可执行对于的功能；但对于用于自己编写的可执行程序，运行时必须在前加./来指令程序的相对路径。而这种差异就和环境变量有关！！

2.1 环境变量概念

 环境变量(environment variables)一般是指在操作系统中，用于指定操作系统运行环境的一些参数。环境变量通常具有特殊用途，并且具有全局特性！！
 比如我们在编写C/C++程序时，我们不知道、也不关心所谓的动/静态库在哪里。但我们每次都能编译成功，形成可执行程序。原因在于有相关的环境变量帮助编译器进行查找！！

下面我们来看看操作系统中，究竟有哪些常见的环境变量！

2.2 环境变量：PATH

 PATH是用于指定系统搜索路径的环境变量。

 在命令行参数讲解中，有一个小细节。系统指令可以直接只需在命令行输入相关指令便可执行对于的功能，而我们自己的可执行程序必须在前面加./，否则会报错:command not found。这是为啥呢？
 原因在于运行一个可执行程序前，操作系统需要得到该可执行程序的路径
。这只是为啥我们自己的可执行程序必须加./才能运行。至于系统指令，原因在于环境变量PATH中保存着一系列系统搜索路径。运行系统指令时，操作系统会依次搜索PATH中保存的路径，只要PATH中保存了当前指令的存在路径，程序便可以运行成功！！

2.2.1 如何查看PATH中的内容

 我们可以通过指令echo $PATH来查看PATH中保存的内容。PATH保存的路径会以冒号作为分割符，将路径分隔开！

2.2.2 如何让自己的可执行文件不带路径运行

$emsp;让自己的可执行程序不带路径运行通常由两种方法：将可执行文件路径添加到PATH环境变量中、将可执行文件拷贝到系统的指定路径下！！

【将可执行文件路径添加到PATH环境变量】：
 我们可以通过指令PATH=&PATH：可执行文件路径将可执行文件路径添加到PATH环境变量！！

• 上述行为都是对内存中的数据进行操作。默认更改的环境变量、仅限于本次登录！！

【将可执行文件拷贝到系统的指定路径下】：

tips:

• 上述将指定文件拷贝到系统指定路径下的行为也被称为程序安装！!系统运行可执行程序时，默认会在环境变量和系统指令路径下进行查找！

2.3 环境变量：PWD

$emsp;我们在来看看下面这些指令：

 我们发现pwd指令每次都能成功获取到当前工作坐在路径！这时为何？
 原因在于系统中存在一个环境变量PWD，该环境变量用于保存用户的当前工作路径。每次执行pwd执行时，pwd会读取环境变量PWD中的内容，并回显给用户！

2.3 环境变量: HOME

 我们每次在登录shell时，为什么对于root账号，所处工作目录为/root；而对于普通用户，则是/home xxx?
 原因在于系统中存在某些环境变量，在我们还未登录时就已经被加载了。这些变量是由操作系统的配置文件或命令行参数指定的。当用于登录shell时，该环境变量会识别出用户的身份，从而初始化环境变量HOME。最后shell直接通过cd $HIME达到上述现象。
shell环境变量加载流程

三、获取环境变量的3种方式

 在Linux中，我们可以通过env指令来查看当前进程中的所有环境变量。而获取环境变量通常有以下3种方式。

3.1 getenv()函数

 在Linux中，提供一个名为getenv函数（char *getenv(const char *name);）；该函数可以获取环境变量中的内容。

例如：
【源代码】：

int main(int argc, char *argv[], char *env[])    
{    
    printf("PATH:%s\n", getenv("PATH"));; 
 	  return 0;
}

【运行结果】：

3.2 main函数传参

 在命令行参数中，我们已经提到过mian函数可以传3个参数，mian函数原型为：main(int argc, char *argv[], char *env[])。
 程序在启动时，系统可以选择的给进程(main函数)提供两张表：命令行参数表(argc维护)、环境变量表(env维护)。

【源代码】：

#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;
}

【运行结果】：

3.3 通过第三方变量environ获取（extern char** environ）

 在shell中，环境变量会以写时拷贝的方式继承给子进程。换而言之，环境变量具有全局属性，父子进程以写时拷贝的方式看到同一种环境变量表。
 那子进程如何“继承”的环境变量表呢？
 libc中定义的全局变量environ指向环境变量表,environ没有包含在任何头文件中,所以在使用时 要用extern声明。

实例：
【源代码】：

#include <stdio.h>

int main()
{
    extern char **environ;
    for(int i = 0; environ[i]; i++)
        printf("environ[%d]: %s\n", i, environ[i]);
    return 0;
}

【运行结果】：

四、环境变量如何获取

4.1 子进程环境变量获取方式

 命令行启动的进程都是shell或bash的子进程，而子进程的环境变量都是父进程以命令行参数的形式传递给子进程的。

4.2 父进程环境变量获取方式

 在shell中直接修改环境变量PATH虽然可行，但这是直接更改shell进程内部的环境变量信息。在下一次登录时，该修改值会被恢复！！

 这是由于父进程（准确的来说是shell）每次重新登录时，都会形成新的bash解释器，并且bash解释器会自动读取配置文件./.bash_profile（在家目录下）中的信息，为shell进程形成一张环境变量表！！即父进程shell的环境变量信息是以脚本配置文件的形式存在的！！

五、本地变量和环境变量

 在shell中除了系统默认的环境变量，也可以手动添加环境变量！

【例如】：

MYENV=helloLinux

 当上述添加的环境变量并未添加到环境变量表中，被称为本地变量。使用export指令可以将本地变量导入环境变量表中，变为环境变量！！即export MYENV。

 本地变量只在bash进程内部有效，不会被子进程所继承；而环境变量通过让所有子进程继承的方式，实现全局性！

六、Linux命令分类和环境变量相关的命令

 在Linux中，Linux命令分为常规命令和内建命令。

环境变量相关的命令