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【Linux】环境变量与程序地址空间详解

news 2025/9/10 3:59:01

前言：欢迎各位光临本博客，这里小编带你直接手撕Linux程序地址空间，文章并不复杂，愿诸君耐其心性，忘却杂尘，道有所长！！！！

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文章目录

- 一、环境变量：系统的“运行说明书”
- - 1. 为什么系统命令不用“找路”？靠PATH！
  - 2. 环境变量从哪来？bash“读配置”来的
  - 3. 常用环境变量：记这几个就够了
  - 4. 操作环境变量：3个常用命令
  - 5. 代码里怎么获取环境变量？3种方法
  - - 方法1：main函数的第三个参数envp
    - 方法2：getenv函数（推荐！）
    - 方法3：全局变量environ
- 二、程序地址空间：不是内存，是“虚拟地图”
- - 1. C程序的地址空间划分
  - 2. 关键：程序地址空间 ≠ 物理内存

一、环境变量：系统的“运行说明书”

你可以把环境变量理解成Linux系统的“小记事本”——里面记满了程序运行、系统操作需要的关键信息，比如“去哪找你要运行的程序”“现在登录的是谁”“当前在哪个文件夹”，有了它，系统和程序才知道该“怎么干活”。

1. 为什么系统命令不用“找路”？靠PATH！

你有没有好奇过：输入ls“列出文件”、pwd“看当前路径”时，为什么不用像自己写的程序那样输全路径（比如/home/xxx/myprogram）？答案就是PATH环境变量。

PATH的作用：专门记录“程序存放路径”的列表。系统执行ls这类命令时，会顺着PATH里的路径挨个找，找到对应的程序文件就运行，找不到就提示“命令不存在”。
怎么看PATH？用echo $PATH（注意$是“调用环境变量”的符号），就像这张图里展示的：

图里用echo $PATH输出的一串路径，就是系统找程序的“地图”。
验证一下：如果把PATH里的路径清空（比如PATH=），再输ls就会提示“找不到命令”；再用PATH=$PATH:/bin把/bin（ls所在的路径）加回去，ls又能正常用了，就像这张图：

如果不小心改坏了PATH也别怕——重启电脑后，系统会重新加载配置，PATH就恢复原样了。

2. 环境变量从哪来？bash“读配置”来的

每次你登录Linux，系统会启动一个“命令解释器”——bash（就是你输命令的窗口）。bash不会凭空生成环境变量，而是去读两个关键配置文件：bashrc和profile，从里面加载预设的环境变量。

多用户登录的情况：如果10个用户同时登录Linux，就会启动10个bash，每个bash都会读自己的配置文件，所以每个用户的环境变量可以不一样，就像这张图里的调用关系：

3. 常用环境变量：记这几个就够了

除了PATH，还有几个常用的环境变量，用echo $变量名就能查看，对应这张图里的内容：

环境变量	作用（通俗说）	例子
USER	当前登录的用户名	`echo $USER` 输出 `root` 或你的用户名
HISTSIZE	保存多少条历史命令	默认存1000条，输过的命令都在这
HOSTNAME	这台电脑的“名字”	`echo $HOSTNAME` 看电脑名
PWD	当前所在的文件夹路径	比如在`/home`，就输出`/home`

比如这张图里的PWD，就是当前的路径：

4. 操作环境变量：3个常用命令

环境变量分两种：本地变量（只有当前bash能用，子进程用不了）和环境变量（子进程也能继承），用以下命令切换和操作：

export：把本地变量变成环境变量
比如先定义一个本地变量a=123，这时候运行子进程（比如自己写的程序）拿不到a；用export a之后，a就变成环境变量，子进程也能访问了，就像这张图：
unset：删除环境变量
想删掉某个环境变量，比如a，就输unset a，之后echo $a就看不到值了，对应这张图：
set：查看所有变量
输set能看到所有本地变量和环境变量，方便排查问题。

5. 代码里怎么获取环境变量？3种方法

自己写C程序时，想拿到系统的环境变量，有3种常用方法：

方法1：main函数的第三个参数envp

main函数其实能接3个参数（不是只有int main()！），第三个参数envp是个字符串数组，每个元素都是一个环境变量（格式是“变量名=值”）：

#include <stdio.h>
// argc：参数个数，argv：命令行参数，envp：环境变量列表
int main(int argc, char *argv[], char *envp[]) {// 循环打印所有环境变量int i = 0;while (envp[i] != NULL) {printf("%s\n", envp[i]);i++;}return 0;
}

就像这张图里的main函数参数说明：

方法2：getenv函数（推荐！）

想直接拿某个环境变量（比如PATH），用getenv("变量名")最方便，返回值就是变量的值：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // getenv需要的头文件int main() {// 拿PATH环境变量的值char *path = getenv("PATH");// 拿USER环境变量的值char *user = getenv("USER");printf("PATH: %s\n", path);printf("USER: %s\n", user);return 0;
}

编译运行后，就能看到PATH和USER的值，对应这张图：

方法3：全局变量environ

系统有个全局二级指针environ，专门存环境变量，需要用extern声明后才能用：

#include <stdio.h>// 声明全局变量environ
extern char **environ;int main() {int i = 0;// 循环打印所有环境变量while (environ[i] != NULL) {printf("%s\n", environ[i]);i++;}return 0;
}

就像这张图里的environ说明：

二、程序地址空间：不是内存，是“虚拟地图”

你写C程序时，可能以为指针指向的是“物理内存地址”——其实不是！程序里的地址都是“虚拟地址”，而“程序地址空间”就是系统给进程画的一张“虚拟地图”。

1. C程序的地址空间划分

C程序运行时，代码和数据会被分到不同的“区域”，就像这张图里展示的：

用通俗的话解释这几个区域：

代码段：存你的代码（比如printf、main函数），是“只读”的——你不能改代码里的内容，比如字符串常量"hello"就存在这，像这张图里说的“字符串被编译成代码，只读”：
数据段：存全局变量和static变量（比如int g_val = 10;、static int s_val = 20;），程序一启动就分配空间。
堆：存你手动申请的内存（比如malloc(10)、new int），需要自己free或delete释放。
栈：存函数里的局部变量（比如int a = 5;），函数结束后自动释放。