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Linux下写一个简陋的shell程序

news 2025/9/27 5:34:18

代码：

补充：在Linux系统下，运行我们自己写的shell的时候，一些键位比较奇怪，比如删除键会变成^H，这个时候我们只需要同时按ctrl+删除键，就正常了。

//myshell.c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>#define SIZE 1024
#define MAX_ARGC 64
#define SEP " "char* argv[MAX_ARGC];
int exitcode = 0;
char pwd[SIZE];
char env[SIZE];int Interactive(char out[],int size)
{const char* hostname = getenv("HOSTNAME");const char* username = getenv("USER");const char* p_wd = getenv("PWD");if(hostname == NULL) hostname = "None";if(username == NULL) username = "None";if(p_wd == NULL) p_wd = "None";printf("[%s@%s %s]$ ",username, hostname, p_wd);fgets(out,size,stdin);out[strlen(out)-1] = 0;return strlen(out);
}void Split(char in[])
{int i = 0;argv[i++] = strtok(in,SEP);while(argv[i++] = strtok(NULL,SEP));if(strcmp(argv[0],"ls") == 0){argv[i-1] = (char*)"--color";argv[i] = NULL;}
}void Execute()
{pid_t id = fork();if(id == 0){execvp(argv[0],argv);//程序替换失败就退出exit(1);}//父进程后续工作,回收子进程资源int status = 0;pid_t rid = waitpid(id, &status, 0);//阻塞等待//处理一下进程退出码if(rid == id) exitcode = WEXITSTATUS(status);
}int BuildinCmd()
{int ret = 0 ;//我们只能穷举判断是否是内建命令了//我们这里只列举一些常用的内建命令作为例子if(strcmp("cd",argv[0]) == 0){//执行内建命令ret = 1;char* target = argv[1];//cd xxx or cd if(!target) target = getenv("HOME");chdir(target);char temp[1024];getcwd(temp,1024);snprintf(pwd,SIZE,"PWD=%s",temp);putenv(pwd);}else if(strcmp("export",argv[0]) == 0){ret = 1;if(argv[1]){strcpy(env,argv[1]);putenv(env);}}else if(strcmp("echo",argv[0]) == 0){ret = 1;if(argv[1] == NULL){printf("\n");}else{if(argv[1][0] == '$'){if(argv[1][1] == '?'){printf("%d\n",exitcode);exitcode = 0;}else {char* e = getenv(argv[1]+1);if(e) printf("%s\n",e);}}else {printf("%s\n",argv[1]);}}}return ret;
}int main()
{while(1){//用户输入的指令需要有数组来进行一个接收char commandline[SIZE];//第一步，打印命令行提示符，等待用户输入指令int n = Interactive(commandline,SIZE);if(n == 0) continue;//第二步，将接收到的指令拆解开Split(commandline);//第三步，处理内建命令n = BuildinCmd();//如果是内建命令，就不需要执行下一句代码了，因为已经在BuildinCwd()执行了。if(n) continue;//第四步，执行不是内建命令的命令Execute();}return 0;
}

讲解：

看见自己陌生的函数就跳到–>函数讲解部分，先把函数的作用看明白了，再回头看代码逻辑。

第一点：

首先，我们平时使用Linux系统，它最常见的状态就是这样的：

普通用户：

在这里插入图片描述

root用户：

在这里插入图片描述

将其（命令行提示符）归纳一下其实就是：

普通用户：
[用户名@主机名 当前所在目录]$root用户：
[root@主机名 当前所在目录]#

也就是说在我们登录上Linux服务器的时候，shell程序首先就要给我们展示这些信息，等待我们输入指令。这些命令行提示符的信息在环境变量中都有：

在这里插入图片描述

在Linux中我们可以使用getenv()函数获取环境变量（函数的具体讲解放在文末）

所以我们的shell程序第一件事情就是把这些信息打印出来，以及等待用户输入命令：

#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>//用宏声明大小，方便更改数值
#define SIZE 1024int Interactive(char out[],int size)
{//首先，我们先通过getenv()获得命令行提示符的信息const char* hostname = getenv("HOSTNAME");const char* username = getenv("USER");const char* pwd = getenv("PWD");//由于getenv()可能失败，会返回空指针，所以，我们得判断处理一下if(hostname == NULL) hostname = "None";if(username == NULL) username = "None";if(pwd == NULL) pwd = "None";//然后我们打印出命令行提示符printf("[%s@%s %s]$ ",username, hostname, pwd);//这里我们选择使用fgets()来提取用户输入的指令，至于为什么看后续的函数讲解fgets(out,size,stdin);//这里为什么要做这样一个处理呢？回答在代码下面out[strlen(out)-1] = 0;//这里只是为了给大家展示我们确实获得了用户输入的指令//这里大家看一下效果之后就可以把这一行注释掉//printf("%s\n",out);return strlen(out);
}int main()
{while(1){//用户输入的指令需要有数组来进行一个接收char commandline[SIZE];//第一步，打印命令行提示符，等待用户输入指令int n = Interactive(commandline,SIZE);if(n == 0) continue;//这里为什么要这样处理呢？}}

我们先来给大家看一下结果，再给大家回答上面的两个问题：

在这里插入图片描述

我们先补充一下main函数中为什么要用死循环，因为用户不可能只执行了一个指令后，shell就关闭了吧，所以我们的shell程序一旦启动后就可以无限次接收并执行用户输入的指令，所以我们的程序得循环运行。

现在我们来回答第一个问题：

//这里为什么要做这样一个处理呢？
out[strlen(out)-1] = 0;

这里这样处理的原因主要是由于fgets()函数的特性导致。我们输入指令后不是要按↩︎键（Enter键）嘛，这个fgets()是会接收这个回车键的，如果我们没有这一行代码，那么我们命令执行的时候就会多回车一行，大家可以尝试一下把这行代码注释掉：

在这里插入图片描述

第二个问题：

//第一步，打印命令行提示符，等待用户输入指令
int n = Interactive(commandline,SIZE);
if(n == 0) continue;//这里为什么要这样处理呢？

第一，n==0说明用户没有输入任何有效指令，说明我们得重新执行程序等待用户下一次输入指令。第二，由于后续我们还会对数组做一些处理，在n == 0的时候会出现一些报错，所以这里于情于理都得这样处理一下。

第二点：

当我们接受完用户输入的指令后，我们就得去执行用户输入的指令：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>#define SIZE 1024
#define MAX_ARGC 64
#define SEP " "char* argv[MAX_ARGC];
int exitcode = 0;int Interactive(char out[],int size)
{const char* hostname = getenv("HOSTNAME");const char* username = getenv("USER");const char* pwd = getenv("PWD");if(hostname == NULL) hostname = "None";if(username == NULL) username = "None";if(pwd == NULL) pwd = "None";printf("[%s@%s %s]$ ",username, hostname, pwd);fgets(out,size,stdin);out[strlen(out)-1] = 0;return strlen(out);
}void Split(char in[])
{int i = 0;argv[i++] = strtok(in,SEP);while(argv[i++] = strtok(NULL,SEP));if(strcmp(argv[0],"ls") == 0){argv[i-1] = (char*)"--color";argv[i] = NULL;}
}void Execute()
{pid_t id = fork();if(id == 0){execvp(argv[0],argv);//程序替换失败就退出exit(1);}//父进程后续工作,回收子进程资源int status = 0;pid_t rid = waitpid(id, &status, 0);//阻塞等待//处理一下进程退出码if(rid == id) exitcode = WEXITSTATUS(status);
}int main()
{while(1){//用户输入的指令需要有数组来进行一个接收char commandline[SIZE];//第一步，打印命令行提示符，等待用户输入指令int n = Interactive(commandline,SIZE);if(n == 0) continue;//第二步，将接收到的指令拆解开Split(commandline);//第三步，执行这个命令Execute();}return 0;
}

效果：

在这里插入图片描述

指令分解–讲解：

首先我们接受用户输入的指令的时候是用的一个字符数组来接收的。但是字符数组无法和进程替换exec系列函数配合使用，exec系列函数需要的是字符串数组就好比如：char* a[]={"ls","-l",NULL};。所以我们得把用户输入的指令想办法分解成一小串一小串字符串这样。用到的函数就是strtok，它就是专门干这事情的。这个函数的讲解在本文的“函数讲解”板块。（如果大家不了解strtok()先到跳到函数讲解处，把函数用法了解了再继续看）

void Split(char in[])
{int i = 0;//argv[i++] = strtok(in,SEP);相当于：//argv[i]=strtok(in,SEP); //i++;argv[i++] = strtok(in,SEP);//SEP是宏，其实就是" "(空格)while(argv[i++] = strtok(NULL,SEP));if(strcmp(argv[0],"ls") == 0){argv[i-1] = (char*)"--color";argv[i] = NULL;}
}

首先呢，我们在代码中声明了一个全局的字符串数组argv，然后我们使用这个argv数组来接收strtok切割出来的小串字符串。在我们完成第一次分割后，后续调用就要用strtok(NULL,SEP));。

while(argv[i++] = strtok(NULL,SEP));

关键是这个循环是什么意思？

strtok(NULL, SEP): 这是 strtok 的后续调用。
- 当第一个参数是 NULL 时，strtok 会从上一次结束的位置继续向后查找下一个子串。
- 它同样会把找到的分隔符（空格）替换为 '\0'，并返回指向这个新子串开头的指针。
- 如果找不到更多的子串了（即到达了原字符串的末尾），它会返回 NULL。
argv[i++] = ...:
- 和第一行一样，它将 strtok 返回的子串指针存入 argv[i]，然后 i 自增 1。
while(...):
- while 循环的条件是一个赋值表达式。在 C 语言中，赋值表达式的值就是赋给变量的值或者说是“被赋值后的变量”，这里的判断条件就是赋值后argv[i]的值。
- 循环过程:
  1. 第一次循环: strtok 返回指向第二个子串的指针（例如，指向 -l 的指针）。这个指针被存入 argv[1]，然后 i 变成 2。由于返回的指针不是 NULL，条件为真，循环继续。
  2. 第二次循环: strtok 继续查找，返回指向第三个子串的指针（如果存在）。存入 argv[2]，i 变成 3。循环继续。
  3. … 这个过程一直持续，直到 strtok 找不到更多子串。
  4. 结束循环: 当 strtok 到达字符串末尾时，它返回 NULL。此时，while 循环的条件变成了 argv[i++] = NULL。
    - NULL 被存入 argv 数组的当前位置（比如 argv[3]）。
    - i 再次自增（变成 4）。
    - 赋值表达式的值是 NULL，在 C 语言中 NULL 被当作 0（假），所以 while 循环终止。
总结 while 循环的作用:
- 它高效地将所有分割后的子串指针依次存入 argv 数组。
- 循环结束后，argv 数组的最后一个元素是 NULL，这完美地模拟了命令行参数的格式。
- 循环结束后，i 的值是 argv 数组中元素的总个数（包括最后的 NULL）。

if(strcmp(argv[0],"ls") == 0)
{argv[i-1] = (char*)"--color";argv[i] = NULL;
}

大家平日在自己的Linux系统中使用ls指令的时候可以发现，展现出来的文件是会有颜色的，一般是可执行文件是绿色，目录的颜色是蓝色。这是由于Linux系统中的ls指令其实是ls --color=auto的别名。

在这里插入图片描述

所以，我们这部分的代码就是想实现这样的效果，所以当用户输入的命令是ls ...的时候，我们在命令末尾加上--color就可以实现查看文件信息能看到文件颜色了。

void Execute()
{pid_t id = fork();if(id == 0){execvp(argv[0],argv);//程序替换失败就退出exit(1);}//父进程后续工作,回收子进程资源int status = 0;pid_t rid = waitpid(id, &status, 0);//阻塞等待//处理一下进程退出码if(rid == id) exitcode = WEXITSTATUS(status);
}

接着就是这个执行命令的函数：首先，我们执行命令，本质是运行命令的可执行程序，那要运行命令，我们就要替换进程，但是如果直接替换进程会影响原进程，我们需要原进程一直循环运行，所以我们就需要创建一个子进程来进行“进程替换”（进程替换我已经在上一节讲的比较详细了，这一节就不多说了，Linux进程替换–＞exec系列函数-CSDN博客）

子进程干完活后，父进程要接收子进程的结果，并回收子进程的资源（相关内容在进程终止和进程等待-CSDN博客）

第三点：

在这里插入图片描述

那么为什么cd这个指令执行不了呢？

原因是这样的：

首先，我们是靠子进程完成进程替换，从而执行命令的。

但是像cd这样的命令，我们需要的是父进程（原程序）去执行，为什么呢？

因为我们打印命令行提示符的信息从是父进程（原程序）的环境变量中获取的，而不是子进程。

如果我们让子进程执行cd，那么改变的也只是子进程的环境变量，父进程的环境变量没有改变，那么打印出来的信息依旧是旧的信息，就好比如当前工作目录。

所以有些指令注定了就必须得让父进程来执行，这部分指令我们叫做内建命令。

在这里插入图片描述

所以，最后我们将迎来程序的完全体：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>#define SIZE 1024
#define MAX_ARGC 64
#define SEP " "char* argv[MAX_ARGC];
int exitcode = 0;
char pwd[SIZE];
char env[SIZE];int Interactive(char out[],int size)
{const char* hostname = getenv("HOSTNAME");const char* username = getenv("USER");const char* p_wd = getenv("PWD");if(hostname == NULL) hostname = "None";if(username == NULL) username = "None";if(p_wd == NULL) p_wd = "None";printf("[%s@%s %s]$ ",username, hostname, p_wd);fgets(out,size,stdin);out[strlen(out)-1] = 0;return strlen(out);
}void Split(char in[])
{int i = 0;argv[i++] = strtok(in,SEP);while(argv[i++] = strtok(NULL,SEP));if(strcmp(argv[0],"ls") == 0){argv[i-1] = (char*)"--color";argv[i] = NULL;}
}void Execute()
{pid_t id = fork();if(id == 0){execvp(argv[0],argv);//程序替换失败就退出exit(1);}//父进程后续工作,回收子进程资源int status = 0;pid_t rid = waitpid(id, &status, 0);//阻塞等待//处理一下进程退出码if(rid == id) exitcode = WEXITSTATUS(status);
}int BuildinCmd()
{int ret = 0 ;//我们只能穷举判断是否是内建命令了//我们这里只列举一些常用的内建命令作为例子if(strcmp("cd",argv[0]) == 0){//执行内建命令ret = 1;char* target = argv[1];//cd xxx or cd if(!target) target = getenv("HOME");chdir(target);char temp[1024];getcwd(temp,1024);snprintf(pwd,SIZE,"PWD=%s",temp);putenv(pwd);}else if(strcmp("export",argv[0]) == 0){ret = 1;if(argv[1]){strcpy(env,argv[1]);putenv(env);}}else if(strcmp("echo",argv[0]) == 0){ret = 1;if(argv[1] == NULL){printf("\n");}else{if(argv[1][0] == '$'){if(argv[1][1] == '?'){printf("%d\n",exitcode);exitcode = 0;}else {char* e = getenv(argv[1]+1);if(e) printf("%s\n",e);}}else {printf("%s\n",argv[1]);}}}return ret;
}int main()
{while(1){//用户输入的指令需要有数组来进行一个接收char commandline[SIZE];//第一步，打印命令行提示符，等待用户输入指令int n = Interactive(commandline,SIZE);if(n == 0) continue;//第二步，将接收到的指令拆解开Split(commandline);//第三步，处理内建命令n = BuildinCmd();//如果是内建命令，就不需要执行下一句代码了，因为已经在BuildinCwd()执行了。if(n) continue;//第四步，执行不是内建命令的命令Execute();}return 0;
}

看看效果：

在这里插入图片描述

int BuildinCmd()
{int ret = 0 ;//我们只能穷举判断是否是内建命令了//我们这里只列举一些常用的内建命令作为例子if(strcmp("cd",argv[0]) == 0){//执行内建命令ret = 1;char* target = argv[1];//cd xxx or cd if(!target) target = getenv("HOME");chdir(target);char temp[1024];getcwd(temp,1024);snprintf(pwd,SIZE,"PWD=%s",temp);putenv(pwd);}else if(strcmp("export",argv[0]) == 0){ret = 1;if(argv[1]){strcpy(env,argv[1]);putenv(env);}}else if(strcmp("echo",argv[0]) == 0){ret = 1;if(argv[1] == NULL){printf("\n");}else{if(argv[1][0] == '$'){if(argv[1][1] == '?'){printf("%d\n",exitcode);exitcode = 0;}else {char* e = getenv(argv[1]+1);if(e) printf("%s\n",e);}}else {printf("%s\n",argv[1]);}}}return ret;
}

这个函数的作用首先就是：判断该指令是不是内建指令。这里我们使用ret这个变量进行标识，如果命令是内建命令，则ret = 1。判断完成后就是执行内建命令：

cd

if(strcmp("cd",argv[0]) == 0){//执行内建命令ret = 1;char* target = argv[1];//cd xxx or cd if(!target) target = getenv("HOME");chdir(target);char temp[1024];getcwd(temp,1024);snprintf(pwd,SIZE,"PWD=%s",temp);putenv(pwd);}

首先，我们常见的cd命令一般只有两种：

第一种：cd xxx（xxx可以是绝对路径，也可以是相对路径）

第二种：cd 使用这个指令默认会进入到家目录：

在这里插入图片描述

那么我们就用一个临时变量target来获取cd命令后面的内容。然后判断target是上面两种情况中的哪一种。如果是第二种，我们就让target的值为家目录（通过getenv()获取）。

然后我们使用chdir()函数，切换到target记录的目录。

由于我们这样切换目录是不会修改环境变量的，所以我们还得操作一番，将环境变量修改好，这样我们的cd指令才算是完成。

getcwd是获取当前进程的工作目录的绝对路径。然后使用snprintf将工作目录的绝对路径按照"PWD=%s"填入到我们声明的全局pwd字符数组中。

然后使用putenv()修改环境变量，完成cd操作。

export

else if(strcmp("export",argv[0]) == 0)
{ret = 1;if(argv[1]){strcpy(env,argv[1]);putenv(env);}
}

这里就是执行内建命令export。我们先把要添加的环境变量argv[1]复制粘贴到env字符数组中，然后使用putenv添加环境变量。

在我自己写这部分代码的时候我有一个疑问就是：

else if(strcmp("export",argv[0]) == 0)
{ret = 1;if(argv[1]){strcpy(env,argv[1]);putenv(env);}
}
//我将上面的代码改为
else if(strcmp("export",argv[0]) == 0)
{ret = 1;if(argv[1]){putenv(argv[1]);}
}
//可以嘛？

简短的回答是：最好不要这样改，你的修改虽然在某些情况下能“碰巧”工作，但它是不安全的，并且依赖于未定义的行为。

为什么修改是危险的？

问题的核心在于 putenv() 函数的工作方式。

putenv() 的函数原型是：

int putenv(char *string);

关键点在于：putenv() 不会复制你传给它的字符串 string。相反，它会直接将你传入的指针 string 保存在进程的环境变量列表中。

这意味着，string 指针所指向的内存必须满足两个条件：

长期有效：在程序结束之前，这段内存不能被释放或回收。
不能被意外修改：因为环境变量是全局共享的，如果这段内存被其他代码修改，环境变量的值也会随之改变，这会导致难以追踪的 Bug。

现在我们来分析两种写法：

原始的、更安全的写法

char env[1024]; // 假设 env 是一个足够大的字符数组
// ...
strcpy(env, argv[1]); // 1. 复制内容
putenv(env);         // 2. 传入指向 env 的指针

工作原理：
1. strcpy(env, argv[1]) 将 argv[1] 字符串的内容复制到了 env 数组中。
2. putenv(env) 将指向 env 数组的指针交给了系统环境。
安全性：
- 只要 env 数组本身是静态的（static）或在全局作用域中定义的，它的内存就会在整个程序运行期间一直存在。这样 putenv 保存的指针就始终有效。
- env 是你自己管理的缓冲区，它不会被 argv 相关的操作意外修改。

修改后，危险的写法

// ...
putenv(argv[1]); // 直接传入 argv[1] 的指针

工作原理：
- 你将 argv[1] 的指针直接传给了 putenv。
- putenv 保存了这个指针，它现在直接指向 argv 数组中的一个元素。
为什么危险？
- 内存生命周期问题：argv 数组及其指向的字符串是由操作系统在程序启动时为你创建的。标准 C/C++ 没有保证这些内存块在 main 函数执行完毕后依然有效。虽然在很多系统中，它们可能在整个程序生命周期都存在，但这并不是你可以依赖的标准行为。如果在某个系统或未来的版本中，argv 的内存被提前释放，那么 putenv 保存的就是一个悬挂指针（Dangling Pointer）。后续任何试图访问这个环境变量的操作（比如通过 getenv 或启动一个子进程）都将导致未定义行为，最常见的后果是程序崩溃（Segmentation Fault）。
- 意外修改风险：虽然很少见，但如果你的代码在后续某个地方意外地修改了 argv 数组的内容，那么对应的环境变量也会被改变。这是一种非常隐蔽的 Bug。

正确的做法是什么？

为了编写真正健壮和可移植的代码，应该遵循以下两种模式之一：

方案 A：使用静态或全局缓冲区（最初的写法）

确保 env 缓冲区不会在函数返回后失效。

void my_setenv(char* name_value) {// 使用 static 关键字，让 buffer 在函数调用之间保持存在static char buffer[1024]; strncpy(buffer, name_value, sizeof(buffer) - 1);buffer[sizeof(buffer) - 1] = '\0'; // 确保 null 结尾putenv(buffer);
}

注意：如果这个函数可能被多线程调用，static 缓冲区会导致数据竞争。在多线程环境下，应使用线程局部存储（__thread）或方案 B。

方案 B：动态内存分配（更灵活）

使用 malloc 分配内存，然后将其交给 putenv。

#include <stdlib.h> // for malloc, free
#include <string.h> // for strdup// ...
if (argv[1]) {// strdup 会分配足够的内存并复制字符串内容char* env_copy = strdup(argv[1]); if (env_copy == NULL) {// 处理内存分配失败的情况perror("strdup");exit(EXIT_FAILURE);}// 将指向新分配内存的指针交给 putenvputenv(env_copy);// !!! 重要：这段内存现在归系统环境所有，你不应该再手动 free(env_copy)。// 系统会在程序退出时负责释放它。
}

strdup 是 malloc 和 strcpy 的便捷组合，是处理这类问题的首选方法之一。

总结

方法	优点	缺点	推荐度
你的修改 `putenv(argv[1])`	代码最少	非常不安全，依赖未定义行为	⭐ (不推荐)
原始写法 `strcpy` 到 `static env`	简单，内存由自己管理	`static` 缓冲区在多线程下不安全	⭐⭐⭐ (单线程可用)
动态分配 `strdup` + `putenv`	最安全、最灵活、可移植性最好	需要理解 `strdup` 的内存管理（不用手动 `free`）	⭐⭐⭐⭐⭐ (强烈推荐)

结论： 不要直接使用 putenv(argv[1])。坚持使用原来的通过 strcpy 到一个安全缓冲区的写法，或者更好的，使用 strdup 进行动态内存分配。

echo

else if(strcmp("echo",argv[0]) == 0)
{ret = 1;if(argv[1] == NULL){printf("\n");}else{if(argv[1][0] == '$'){if(argv[1][1] == '?'){printf("%d\n",exitcode);exitcode = 0;}else {char* e = getenv(argv[1]+1);if(e) printf("%s\n",e);}}else {printf("%s\n",argv[1]);}}
}

这里的echo也是分几个情景：

第一种：echo 结果就是打印一个空格：

第二种：echo $? 结果是打印上一个进程的进程退出码

第三种：如echo $HOME 结果是打印环境变量

第四种：如echo hello 结果就是单纯的打印文本

在这里插入图片描述

我们简单说一下这两种情况：

if(argv[1][0] == '$')
{if(argv[1][1] == '?'){printf("%d\n",exitcode);exitcode = 0;}else {char* e = getenv(argv[1]+1);if(e) printf("%s\n",e);}
}

因为argv是字符串数组，argv[1]可以获取指令字符串，argv[1]相当于一个字符数组，所以我们可以使用下标来访问argv[1]中第一个字符是什么。这里就解释了argv[1][0] == '$'。

同样的，argv[1]也相当于一个字符数组的首元素地址，也就是字符指针，所以我们可以通过指针的+来获取argv[1]第一个字符的后续字符串。这里就解释了char* e = getenv(argv[1]+1);。

函数讲解：

`getenv()`

好的，我们来详细讲解一下 Linux（实际上也是 C 标准库）中的 getenv() 函数。

一、函数声明与作用

1. 函数声明

#include <stdlib.h>char *getenv(const char *name);

头文件：<stdlib.h>
参数：const char *name，这是一个字符串指针，代表你要查找的环境变量的名称（例如 "HOME", "PATH"）。
返回值：
- 成功：返回一个指向该环境变量对应值的字符串指针。例如，查找 "HOME" 可能返回 "/home/username"。
- 失败：如果指定的环境变量 name 不存在，则返回 NULL。

2. 作用

getenv() 函数的作用是从当前进程的环境列表中获取指定名称的环境变量的值。

简单来说，环境变量是存储在进程外部的一些键值对（Key-Value Pairs），它们通常用于配置程序的运行行为。 getenv() 就是程序用来读取这些配置信息的标准工具。

常见的环境变量包括：

USER：当前用户名。
HOME：当前用户的家目录路径。
PATH：系统查找可执行文件的路径列表。
SHELL：当前用户的默认 Shell。
LANG：当前的语言和区域设置。

二、如何使用（简单示例）

下面是一个简单的 C 语言程序，演示如何使用 getenv() 来获取 USER 和 HOME 环境变量的值。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // 必须包含这个头文件int main() {// 1. 获取 USER 环境变量char *user_name = getenv("USER");if (user_name != NULL) {printf("当前用户名: %s\n", user_name);} else {printf("未找到 USER 环境变量\n");}// 2. 获取 HOME 环境变量char *home_dir = getenv("HOME");if (home_dir != NULL) {printf("用户家目录: %s\n", home_dir);// 可以基于获取到的路径进行进一步操作，例如拼接路径char filepath[256];snprintf(filepath, sizeof(filepath), "%s/.bashrc", home_dir);printf("Bash配置文件路径: %s\n", filepath);} else {printf("未找到 HOME 环境变量\n");}// 3. 尝试获取一个不存在的环境变量char *non_existent = getenv("MY_CUSTOM_VAR");if (non_existent == NULL) {printf("MY_CUSTOM_VAR 环境变量不存在\n");}return 0;
}

编译和运行：

gcc -o getenv_example getenv_example.c
./getenv_example

可能的输出结果：

当前用户名: alice
用户家目录: /home/alice
Bash配置文件路径: /home/alice/.bashrc
MY_CUSTOM_VAR 环境变量不存在

三、需要注意什么？有什么使用细节？

使用 getenv() 时，有几个非常重要的细节需要注意：

1. 返回值是只读的，切勿修改！

getenv() 返回的指针指向的环境变量字符串是只读的。任何试图修改它的行为（例如 getenv("PATH")[0] = 'a'；)都会导致未定义行为（Undefined Behavior），通常会导致程序崩溃（段错误）。

如果需要修改，应该先使用 strdup() 或 malloc() + strcpy() 将字符串复制到自己的内存空间中，然后再修改。

// 正确做法：复制后再使用
char *path_original = getenv("PATH");
if (path_original) {char *my_path_copy = strdup(path_original); // 复制一份if (my_path_copy) {// ... 现在可以安全地操作 my_path_copy ...// 例如使用 strcat, strtok 等free(my_path_copy); // 切记用完要释放内存！}
}

2. 返回值可能为 NULL，务必检查！

在尝试使用返回的指针之前，必须检查它是否为 NULL。如果环境变量不存在，直接使用 NULL 指针会导致程序崩溃。

// 错误的做法：
printf("PATH is: %s\n", getenv("PATH")); // 如果PATH不存在，会崩溃// 正确的做法：
char *path = getenv("PATH");
if (path) {printf("PATH is: %s\n", path);
} else {printf("PATH is not set.\n");
}

3. 环境变量是进程的属性

环境变量是从父进程继承而来的。在一个程序中使用 putenv() 或 setenv() 修改环境变量，只会影响当前进程及其后续创建的子进程，而不会影响其父进程（比如你的 Shell）。

例如，你在 C 程序里修改了 PATH，程序退出后，你回到 Shell，Shell 的 PATH 还是原来的值。

4. 区分大小写

在大多数 Linux/Unix 系统上，环境变量名是区分大小写的。getenv("path") 和 getenv("PATH") 是完全不同的。

5. 缓冲区安全问题（历史遗留问题）

有一个古老的、不安全的函数叫 char *getenv(const char *name, char *buf, int len)，它试图将值复制到用户提供的缓冲区。但这不是标准函数。标准的 getenv() 只有一个参数。始终使用标准的单参数版本，并自行处理缓冲区（如上面的 strdup 示例）是更安全、更可移植的做法。

四、与其他函数的关系

设置环境变量：使用 int setenv(const char *name, const char *value, int overwrite)。
删除环境变量：使用 int unsetenv(const char *name)。
另一种设置方式：使用 int putenv(char *string)（格式为 "name=value"，使用需谨慎）。
获取整个环境列表：使用 extern char **environ 全局变量。

总结

特性	说明
功能	从进程环境列表中读取指定环境变量的值。
核心用途	程序配置，获取系统或用户相关的路径、设置等信息。
关键检查	永远检查返回值是否为 `NULL`。
关键约束	返回的字符串是只读的，切勿修改。如需修改，先复制。
线程安全	非线程安全，多线程环境下需谨慎。
大小写	环境变量名通常区分大小写。

`fgets()`

一、函数声明与作用

1. 函数声明

#include <stdio.h>char *fgets(char *str, int n, FILE *stream);

头文件：<stdio.h>
参数：
- char *str：指向一个字符数组的指针，用于存储读取到的字符串。
- int n：指定要读取的最大字符数（包括结尾的空字符 \0）。
- FILE *stream：输入流，可以是标准输入（stdin）、文件指针等。
返回值：
- 成功：返回指向 str 的指针。
- 失败或遇到文件结束(EOF)：返回 NULL。

2. 作用

fgets() 函数的作用是从指定的输入流中读取一行字符串（或指定数量的字符），并将其存储到字符数组中。它是一个安全的字符串输入函数，因为它会限制读取的字符数量，防止缓冲区溢出。

二、如何使用（简单示例）

下面是几个简单的C语言程序，演示 fgets() 的不同用法。

示例1：从标准输入（键盘）读取一行

#include <stdio.h>
#include <string.h> // 用于strcspnint main() {char buffer[100]; // 定义一个足够大的缓冲区printf("请输入一行文字: ");// 从stdin（标准输入）读取，最多读取99个字符（为\0留出空间）if (fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin) != NULL) {// 成功读取printf("你输入的是: %s", buffer);// 可选：去除末尾的换行符buffer[strcspn(buffer, "\n")] = '\0';printf("去除换行符后: \"%s\"\n", buffer);} else {printf("读取失败或遇到文件结尾。\n");}return 0;
}

示例2：从文件中逐行读取

#include <stdio.h>int main() {FILE *file = fopen("example.txt", "r"); // 打开文件用于读取char line[256];if (file == NULL) {printf("无法打开文件！\n");return 1;}// 逐行读取文件内容，直到文件结尾while (fgets(line, sizeof(line), file) != NULL) {printf("行内容: %s", line); // 注意：line中包含换行符}fclose(file); // 关闭文件return 0;
}

三、需要注意什么？有什么使用细节？

fgets() 有几个非常重要的细节，理解这些细节对正确使用它至关重要。

1. 它会保留换行符 \n

这是 fgets() 最显著的特点之一。如果读取的一行内容包含换行符，fgets() 会将其一并读入缓冲区。

影响：比较字符串或处理字符串时，末尾的 \n 可能会造成问题。
解决方案：通常需要手动去除换行符。

char input[100];
fgets(input, sizeof(input), stdin);// 方法1：使用strcspn（推荐）
input[strcspn(input, "\n")] = '\0';// 方法2：遍历查找（更直观）
for (int i = 0; i < sizeof(input); i++) {if (input[i] == '\n') {input[i] = '\0';break;}
}

2. 它会自动添加字符串终止符 \0

无论读取了多少字符，fgets() 总是在字符串末尾添加空字符 \0。这就是为什么参数 n 表示"最大字符数"而不是"精确字符数" - 它需要为 \0 保留一个位置。

char buf[5];
fgets(buf, 5, stdin); // 最多读取4个字符 + 1个\0

3. 读取行为的三种情况

fgets() 的读取行为取决于输入流的状况：

遇到换行符：停止读取，换行符被存入缓冲区。
读取了 n-1 个字符：停止读取，缓冲区不包含换行符。
遇到文件结尾(EOF)：停止读取，返回 NULL。

4. 缓冲区大小必须足够

必须确保 str 指向的缓冲区至少能容纳 n 个字符。如果 n 大于缓冲区实际大小，会导致内存越界，这是未定义行为。

// 危险！缓冲区只有10字节，但n=20
char small_buf[10];
fgets(small_buf, 20, stdin); // 可能导致崩溃！// 安全：使用sizeof确保n不超过缓冲区大小
char safe_buf[100];
fgets(safe_buf, sizeof(safe_buf), stdin);

5. 返回值必须检查

一定要检查 fgets() 的返回值是否为 NULL。如果返回 NULL，表示读取失败或已到达文件结尾，此时不应使用缓冲区的内容。

char buf[100];
if (fgets(buf, sizeof(buf), stdin) == NULL) {// 处理错误或文件结束的情况if (feof(stdin)) {printf("已到达文件结尾。\n");} else if (ferror(stdin)) {printf("读取时发生错误。\n");}return 1;
}
// 只有返回值不为NULL时，才安全使用buf

6. 与 gets() 和 scanf() 的比较

特性	`fgets()`	`gets()`	`scanf("%s")`
安全性	安全，有长度限制	危险，已从C11标准移除	相对安全，但需指定宽度
换行符处理	保留在缓冲区中	丢弃	不读取空白字符
缓冲区溢出	不会发生	会发生	如果格式字符串不当，可能发生
读取空格	读取所有字符，包括空格	读取所有字符，包括空格	遇到空格停止

由于我们的指令是用空格隔开的（ls -l），所以这里就不适合使用scanf()。

7. 处理长行（行长度超过 n-1）

如果一行的长度超过了 n-1 个字符，fgets() 只会读取前 n-1 个字符。剩余的部分会留在输入流中，需要后续的 fgets() 调用才能读取。

#include <stdio.h>int main() {char part1[10], part2[10];printf("输入一个长字符串: ");fgets(part1, sizeof(part1), stdin);printf("第一部分: %s", part1);// 如果输入流中还有数据，继续读取if (fgets(part2, sizeof(part2), stdin) != NULL) {printf("第二部分: %s", part2);}return 0;
}

四、总结与最佳实践

特性	说明
核心功能	安全地读取一行文本，防止缓冲区溢出
关键特点	保留换行符，自动添加 `\0`
必须检查	返回值是否为 `NULL`
常见处理	手动去除末尾的换行符
缓冲区安全	使用 `sizeof(buffer)` 作为 `n` 参数
适用场景	读取用户输入、处理文本文件

最佳实践模板：

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {char buffer[256];printf("输入: ");if (fgets(buffer, sizeof(buffer), stdin) == NULL) {// 处理错误return 1;}// 去除换行符buffer[strcspn(buffer, "\n")] = '\0';// 现在可以安全使用bufferprintf("处理后的输入: \"%s\"\n", buffer);return 0;
}

`strtok()`

一、函数声明与作用

1. 函数声明

#include <string.h>char *strtok(char *str, const char *delim);

头文件：<string.h>
参数：
- char *str：要被分割的字符串。第一次调用时需要传入原始字符串，后续调用传入 NULL。
- const char *delim：包含所有分隔符的字符串。任何一个字符都被视为分隔符。
返回值：
- 成功：返回指向下一个标记（token）的指针。
- 没有更多标记：返回 NULL。

2. 作用

strtok() 函数的作用是将一个字符串按照指定的分隔符进行分割，每次调用返回一个标记（子字符串）。

简单来说：它就像一把"字符串剪刀"，按照你指定的分隔符（如逗号、空格等）将长字符串剪成多个小段。

二、如何使用（简单示例）

下面是几个简单的C语言程序，演示 strtok() 的基本用法。

示例1：使用空格分割字符串

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {char text[] = "Hello World This is C Programming";const char delim[] = " "; // 空格作为分隔符printf("原始字符串: \"%s\"\n", text);printf("分割结果:\n");// 第一次调用，传入原始字符串char *token = strtok(text, delim);// 继续分割直到返回NULLwhile (token != NULL) {printf("  - %s\n", token);token = strtok(NULL, delim); // 后续调用传入NULL}return 0;
}

输出：

原始字符串: "Hello World This is C Programming"
分割结果:- Hello- World- This- is- C- Programming

示例2：使用多种分隔符分割CSV字符串

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {char csv_data[] = "John,Doe,25,Software Engineer,New York";const char delim[] = ","; // 逗号作为分隔符printf("CSV数据: %s\n", csv_data);printf("解析结果:\n");char *token = strtok(csv_data, delim);int field_count = 1;while (token != NULL) {printf("  字段%d: %s\n", field_count++, token);token = strtok(NULL, delim);}return 0;
}

输出：

CSV数据: John,Doe,25,Software Engineer,New York
解析结果:字段1: John字段2: Doe字段3: 25字段4: Software Engineer字段5: New York

三、需要注意什么？有什么使用细节？

strtok() 有几个非常重要的细节，理解这些细节对正确使用它至关重要。

1. 修改原始字符串（最重要！）

strtok() 会修改原始字符串，它用 \0（空字符）替换找到的分隔符。这意味着原始字符串会被破坏。

char text[] = "apple,banana,cherry";
printf("分割前: %s\n", text); // 输出: apple,banana,cherrystrtok(text, ",");
printf("分割后: %s\n", text); // 输出: apple（因为逗号被替换为\0）

解决方案：如果需要保留原始字符串，先复制一份。

char original[] = "apple,banana,cherry";
char *copy = strdup(original); // 复制字符串
// 对copy使用strtok，original保持不变
free(copy); // 记得释放内存

2. 第一次调用和后续调用的参数不同

这是最容易出错的地方：

第一次调用：传入原始字符串指针。
后续调用：传入 NULL。

// 正确用法
char *token = strtok(text, delim);  // 第一次：传入text
while (token != NULL) {// 处理tokentoken = strtok(NULL, delim);    // 后续：传入NULL
}

3. 线程不安全

strtok() 使用静态变量来记录分割位置，因此不是线程安全的。如果多个线程同时使用 strtok()，会导致不可预知的行为。

解决方案：使用线程安全版本 strtok_r()（POSIX标准）或 strtok_s()（C11标准）。

// strtok_r 示例（Linux/Unix）
#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {char text[] = "a,b,c";char *saveptr; // 用于保存状态的指针char *token = strtok_r(text, ",", &saveptr);while (token != NULL) {printf("%s\n", token);token = strtok_r(NULL, ",", &saveptr);}return 0;
}

4. 连续的分隔符被视为一个

如果字符串中有连续的分隔符，strtok() 会将它们视为一个分隔符处理。

char text[] = "apple,,banana,,,cherry";
char *token = strtok(text, ",");while (token != NULL) {printf("'%s'\n", token);token = strtok(NULL, ",");
}
// 输出: 'apple' 'banana' 'cherry'（空标记被跳过）

5. 字符串开头和结尾的分隔符被忽略

char text[] = ",apple,banana,cherry,";
// 分割结果只有: "apple", "banana", "cherry"
// 开头和结尾的逗号被忽略

6. 可以同时使用多个分隔符

delim 参数是一个字符串，其中每个字符都是分隔符。

char text[] = "apple, banana; cherry. date";
char *token = strtok(text, ",;. "); // 逗号、分号、句点、空格都是分隔符while (token != NULL) {printf("'%s'\n", token);token = strtok(NULL, ",;. ");
}
// 输出: 'apple' 'banana' 'cherry' 'date'

7. 不能嵌套使用

由于 strtok() 使用静态状态，不能在一个循环中嵌套另一个 strtok() 循环。

// 错误的嵌套用法
char text1[] = "a,b,c";
char text2[] = "x,y,z";char *token1 = strtok(text1, ",");
while (token1 != NULL) {char *token2 = strtok(text2, ","); // 这会破坏text1的分割状态！while (token2 != NULL) {// ...token2 = strtok(NULL, ",");}token1 = strtok(NULL, ",");
}

四、完整的最佳实践示例

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>int main() {// 原始数据（假设来自文件或用户输入）char original_data[] = "John Doe,25,Software Engineer,New York";// 1. 创建副本以保护原始数据char *data_copy = strdup(original_data);if (data_copy == NULL) {printf("内存分配失败\n");return 1;}printf("原始数据: %s\n", original_data);printf("开始解析...\n\n");// 2. 定义分隔符const char delim[] = ",";// 3. 第一次调用strtokchar *token = strtok(data_copy, delim);int field_num = 1;// 4. 循环获取所有标记while (token != NULL) {// 去除可能的前导空格（可选）while (*token == ' ') token++;printf("字段 %d: %s\n", field_num++, token);token = strtok(NULL, delim);}// 5. 清理free(data_copy);// 验证原始数据未被修改printf("\n原始数据仍然完整: %s\n", original_data);return 0;
}

五、替代方案

由于 strtok() 的种种限制，现代C编程中常使用更安全的替代方案：

1. 使用 strtok_r()（可重入版本）

char *strtok_r(char *str, const char *delim, char **saveptr);

2. 使用 strtok_s()（C11安全版本）

char *strtok_s(char *str, rsize_t *strmax, const char *delim, char **ptr);

3. 手动实现分割函数

// 简单的自定义分割函数
char* my_strtok(char* str, const char* delim) {static char* last = NULL;if (str) last = str;if (!last || !*last) return NULL;char* start = last;while (*last && !strchr(delim, *last)) last++;if (*last) {*last = '\0';last++;} else {last = NULL;}return start;
}

六、总结

特性	说明
核心功能	将字符串按分隔符分割成多个标记
关键特点	修改原始字符串，使用静态状态
必须遵循	第一次传字符串，后续传 `NULL`
线程安全	否，多线程环境需用 `strtok_r`
字符串修改	分隔符被替换为 `\0`
连续分隔符	被视为一个，空标记被跳过
适用场景	解析CSV、配置文件、命令行参数等

最佳实践总结：

总是先复制原始字符串，除非你确定可以修改它
正确使用参数：第一次传字符串，后续传 NULL
在多线程环境中使用线程安全版本
不要嵌套使用 strtok()
检查返回值是否为 NULL

`chdir`

一、函数声明与作用

1. 函数声明

#include <unistd.h>int chdir(const char *path);

头文件：<unistd.h>
参数：const char *path，这是一个字符串指针，代表要切换到的目标目录的路径。
返回值：
- 成功：返回 0。
- 失败：返回 -1，并设置相应的 errno 来指示错误原因。

2. 作用

chdir() 函数的作用是改变当前进程的工作目录。

简单来说：工作目录是进程解释相对路径的基准点。当你在程序中使用相对路径（如 "./file.txt" 或 "../folder"）时，这些路径就是相对于当前工作目录来解析的。chdir() 就是用来改变这个基准点的。

二、如何使用（简单示例）

下面是几个简单的 C 语言程序，演示 chdir() 的基本用法。

示例1：基本使用 - 切换到家目录

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>  // 必须包含这个头文件
#include <stdlib.h>  // 用于getenvint main() {char cwd[1024];  // 缓冲区存储当前工作目录// 获取并打印当前工作目录if (getcwd(cwd, sizeof(cwd)) != NULL) {printf("当前工作目录: %s\n", cwd);} else {perror("getcwd() 错误");return 1;}// 切换到家目录if (chdir(getenv("HOME")) == 0) {printf("成功切换到用户家目录\n");} else {perror("chdir() 错误");return 1;}// 再次获取并打印当前工作目录if (getcwd(cwd, sizeof(cwd)) != NULL) {printf("切换后工作目录: %s\n", cwd);} else {perror("getcwd() 错误");return 1;}return 0;
}

示例2：更实用的文件操作示例

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <dirent.h>
#include <sys/stat.h>int main() {char target_dir[] = "/tmp";  // 要切换到的目录// 尝试切换到目标目录if (chdir(target_dir) == -1) {perror("无法切换到目标目录");return 1;}printf("成功切换到: %s\n", target_dir);// 在新目录下执行操作 - 列出文件DIR *dir = opendir(".");if (dir == NULL) {perror("无法打开目录");return 1;}printf("目录内容:\n");struct dirent *entry;while ((entry = readdir(dir)) != NULL) {printf("  %s\n", entry->d_name);}closedir(dir);return 0;
}

示例3：错误处理演示

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>int main() {char *non_existent_dir = "/this/path/does/not/exist";// 尝试切换到不存在的目录if (chdir(non_existent_dir) == -1) {printf("切换目录失败！\n");printf("错误号: %d\n", errno);printf("错误信息: %s\n", strerror(errno));// 根据错误类型进行不同处理switch (errno) {case ENOENT:printf("错误原因: 目录不存在\n");break;case EACCES:printf("错误原因: 权限不足\n");break;case ENOTDIR:printf("错误原因: 路径不是目录\n");break;default:printf("错误原因: 其他错误\n");}}return 0;
}

三、需要注意什么？有什么使用细节？

chdir() 有几个非常重要的细节，理解这些细节对正确使用它至关重要。

1. 只影响当前进程

这是 chdir() 最重要的特性：它只改变调用进程的工作目录，不会影响其他进程，包括父进程（如你的 shell）。

// 在程序中
chdir("/tmp");  // 这个程序的工作目录变为 /tmp
// 程序退出后，你回到shell，shell的工作目录没有改变

验证方法：编写一个改变目录的程序，运行后回到 shell，用 pwd 命令检查。

2. 相对路径 vs 绝对路径

chdir() 可以接受相对路径和绝对路径：

// 绝对路径
chdir("/usr/local/bin");// 相对路径 - 相对于当前工作目录
chdir("..");          // 切换到上级目录
chdir("subfolder");   // 切换到当前目录下的subfolder
chdir("../otherdir"); // 组合路径

3. 错误处理至关重要

必须检查 chdir() 的返回值，因为切换目录可能因多种原因失败：

// 错误的做法：
chdir("/some/path");  // 如果失败，程序会继续错误执行// 正确的做法：
if (chdir("/some/path") == -1) {perror("chdir failed");// 适当的错误处理return 1;
}

4. 常见的失败原因

chdir() 可能因为以下原因失败：

目录不存在（ENOENT）
权限不足（EACCES）
路径不是目录（ENOTDIR）
路径过长（ENAMETOOLONG）

5. 与文件描述符的关系

chdir() 不会影响已经打开的文件描述符。已经打开的文件会保持打开状态，不受工作目录改变的影响。

FILE *file = fopen("data.txt", "r");  // 在当前目录打开文件
chdir("/tmp");  // 改变工作目录
// file 仍然指向原来的 data.txt，不会变成 /tmp/data.txt

6. 线程安全性

在多线程程序中，chdir() 会改变整个进程的工作目录，影响所有线程。这可能导致竞争条件。

解决方案：使用 fchdir() 配合 open() 和 dup() 来实现线程安全的目录操作。

7. 获取当前工作目录

与 chdir() 配合使用的常用函数是 getcwd()，用于获取当前工作目录：

#include <unistd.h>char cwd[1024];
if (getcwd(cwd, sizeof(cwd)) != NULL) {printf("当前工作目录: %s\n", cwd);
} else {perror("getcwd() error");
}

四、相关函数

1. fchdir() - 通过文件描述符改变目录

#include <unistd.h>int fchdir(int fd);

fchdir() 接受一个目录的文件描述符作为参数，而不是路径字符串。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>int main() {int fd = open("/tmp", O_RDONLY | O_DIRECTORY);if (fd == -1) {perror("open");return 1;}if (fchdir(fd) == -1) {perror("fchdir");close(fd);return 1;}printf("成功通过文件描述符切换到 /tmp\n");close(fd);return 0;
}

2. 实际应用：实现简单的 cd 命令

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main(int argc, char *argv[]) {char *target_dir;if (argc == 1) {// 没有参数，切换到主目录target_dir = getenv("HOME");if (target_dir == NULL) {fprintf(stderr, "HOME 环境变量未设置\n");return 1;}} else if (argc == 2) {// 一个参数，切换到指定目录target_dir = argv[1];} else {fprintf(stderr, "用法: %s [目录]\n", argv[0]);return 1;}if (chdir(target_dir) == -1) {perror("chdir");return 1;}// 显示新的当前目录char cwd[1024];if (getcwd(cwd, sizeof(cwd)) != NULL) {printf("当前目录: %s\n", cwd);}return 0;
}

五、使用场景和最佳实践

典型使用场景：

文件浏览器程序：需要在不同目录间导航
备份工具：需要进入特定目录进行备份操作
构建系统：需要在不同的源码目录间切换
服务器程序：可能需要切换到特定目录处理请求

最佳实践：

总是检查返回值
保存和恢复原始目录（如果需要返回）

char original_cwd[1024];
getcwd(original_cwd, sizeof(original_cwd));// 进行目录操作
chdir("/some/path");
// ... 执行操作 ...// 恢复原始目录
chdir(original_cwd);

使用绝对路径避免依赖当前目录
在多线程程序中使用 fchdir() 替代
提供有意义的错误信息

六、总结

特性	说明
核心功能	改变当前进程的工作目录
影响范围	只影响当前进程，不影响父进程或其他进程
路径支持	支持绝对路径和相对路径
错误处理	必须检查返回值，可能因权限、路径不存在等失败
线程安全	不是线程安全的，会影响整个进程
文件描述符	不影响已打开的文件描述符
相关函数	`fchdir()`, `getcwd()`, `open()`

关键要点总结：

chdir() 只改变当前进程的工作目录
必须检查返回值并进行适当的错误处理
在多线程环境中要特别小心
与 getcwd() 配合使用来获取和验证当前目录
考虑使用 fchdir() 来实现更精细的目录控制

`getcwd`

一、函数声明与作用

1. 函数声明

#include <unistd.h>char *getcwd(char *buf, size_t size);

头文件：<unistd.h>
参数：
- char *buf：指向字符数组的指针，用于存储获取的当前工作目录路径。
- size_t size：缓冲区 buf 的大小（以字节为单位）。
返回值：
- 成功：返回指向 buf 的指针。
- 失败：返回 NULL，并设置相应的 errno 来指示错误原因。

2. 作用

getcwd() 函数的作用是获取当前进程的工作目录的绝对路径。

简单来说：工作目录是进程当前所在的目录。当你在程序中使用相对路径时，这些路径是相对于工作目录来解析的。getcwd() 就是用来获取这个目录的完整绝对路径。

二、如何使用（简单示例）

下面是几个简单的 C 语言程序，演示 getcwd() 的基本用法。

示例1：基本使用 - 获取当前工作目录

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>  // 必须包含这个头文件
#include <stdlib.h>  // 用于exitint main() {char cwd[1024];  // 定义一个足够大的缓冲区// 获取当前工作目录if (getcwd(cwd, sizeof(cwd)) != NULL) {printf("当前工作目录: %s\n", cwd);} else {perror("getcwd() 错误");return 1;}return 0;
}

示例2：结合 chdir() 使用，演示目录变化

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main() {char cwd[1024];// 获取并打印原始工作目录if (getcwd(cwd, sizeof(cwd)) == NULL) {perror("getcwd() 错误");return 1;}printf("原始工作目录: %s\n", cwd);// 改变工作目录到 /tmpif (chdir("/tmp") == -1) {perror("chdir() 错误");return 1;}// 再次获取并打印当前工作目录if (getcwd(cwd, sizeof(cwd)) == NULL) {perror("getcwd() 错误");return 1;}printf("改变后工作目录: %s\n", cwd);return 0;
}

示例3：错误处理演示 - 缓冲区太小

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <string.h>int main() {char tiny_buf[10];  // 故意使用太小的缓冲区// 尝试获取当前工作目录（应该会失败）if (getcwd(tiny_buf, sizeof(tiny_buf)) == NULL) {printf("getcwd() 失败！\n");printf("错误号: %d\n", errno);printf("错误信息: %s\n", strerror(errno));if (errno == ERANGE) {printf("错误原因: 缓冲区太小\n");// 动态分配足够大的缓冲区重试size_t needed_size = pathconf(".", _PC_PATH_MAX);char *adequate_buf = malloc(needed_size);if (getcwd(adequate_buf, needed_size) != NULL) {printf("使用足够缓冲区后的目录: %s\n", adequate_buf);}free(adequate_buf);}}return 0;
}

三、需要注意什么？有什么使用细节？

getcwd() 有几个非常重要的细节，理解这些细节对正确使用它至关重要。

1. 缓冲区大小必须足够

这是 getcwd() 最容易出错的地方。必须确保提供的缓冲区足够大以容纳完整的路径名加上终止空字符。

// 危险！路径可能很长
char small_buf[100];
getcwd(small_buf, sizeof(small_buf));  // 可能失败！// 安全：使用足够大的缓冲区
char large_buf[4096];  // 通常4096字节足够
getcwd(large_buf, sizeof(large_buf));

2. 检查返回值

必须检查 getcwd() 的返回值。如果返回 NULL，表示获取失败，此时不应使用缓冲区的内容。

// 错误的做法：
char cwd[1024];
getcwd(cwd, sizeof(cwd));  // 如果失败，cwd的内容是未定义的
printf("目录: %s\n", cwd);  // 可能崩溃或输出垃圾数据// 正确的做法：
char cwd[1024];
if (getcwd(cwd, sizeof(cwd)) != NULL) {printf("目录: %s\n", cwd);
} else {perror("getcwd失败");// 适当的错误处理
}

3. 常见的失败原因

getcwd() 可能因为以下原因失败：

缓冲区太小（ERANGE）
权限不足，无法访问当前目录的某些父目录（EACCES）
目录已被删除（ENOENT）

4. 动态确定缓冲区大小

如果需要更灵活地处理不同长度的路径，可以动态确定缓冲区大小：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>int main() {// 方法1：使用pathconf获取最大路径长度long path_max = pathconf(".", _PC_PATH_MAX);size_t size = (path_max > 0) ? path_max : 4096;char *cwd = malloc(size);if (cwd == NULL) {perror("malloc失败");return 1;}if (getcwd(cwd, size) != NULL) {printf("当前目录: %s\n", cwd);} else {perror("getcwd失败");}free(cwd);return 0;
}

5. GNU扩展：自动分配缓冲区

GNU C 库提供了一个扩展，可以自动分配足够大的缓冲区：

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main() {// GNU扩展：传入NULL，让getcwd自动分配缓冲区char *cwd = getcwd(NULL, 0);if (cwd != NULL) {printf("当前目录: %s\n", cwd);free(cwd);  // 必须手动释放！} else {perror("getcwd失败");}return 0;
}

6. 线程安全性

getcwd() 是线程安全的，多个线程可以同时调用它而不会相互干扰。

7. 符号链接解析

getcwd() 返回的路径是解析符号链接后的真实路径。如果需要获取包含符号链接的原始路径，可以考虑其他方法。

四、相关函数和替代方案

1. get_current_dir_name() - GNU扩展

#define _GNU_SOURCE
#include <unistd.h>char *get_current_dir_name(void);

这个函数自动分配足够大的缓冲区，使用起来更简单：

#define _GNU_SOURCE
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>int main() {char *cwd = get_current_dir_name();if (cwd != NULL) {printf("当前目录: %s\n", cwd);free(cwd);  // 必须释放} else {perror("get_current_dir_name失败");}return 0;
}

2. 读取 /proc/self/cwd 文件（Linux特有）

在 Linux 系统中，还可以通过读取特殊文件来获取当前目录：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <limits.h>int main() {char cwd[PATH_MAX];ssize_t len = readlink("/proc/self/cwd", cwd, sizeof(cwd) - 1);if (len != -1) {cwd[len] = '\0';printf("当前目录: %s\n", cwd);} else {perror("readlink失败");}return 0;
}

五、实际应用示例

示例1：保存和恢复工作目录

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main() {char original_cwd[4096];// 保存原始工作目录if (getcwd(original_cwd, sizeof(original_cwd)) == NULL) {perror("无法获取原始工作目录");return 1;}printf("原始目录: %s\n", original_cwd);// 执行一些需要改变目录的操作if (chdir("/tmp") == -1) {perror("无法切换到/tmp");return 1;}char temp_cwd[4096];if (getcwd(temp_cwd, sizeof(temp_cwd)) != NULL) {printf("临时目录: %s\n", temp_cwd);// 在/tmp下执行一些操作...}// 恢复原始工作目录if (chdir(original_cwd) == -1) {perror("无法恢复原始目录");return 1;}char final_cwd[4096];if (getcwd(final_cwd, sizeof(final_cwd)) != NULL) {printf("最终目录: %s\n", final_cwd);}return 0;
}

示例2：实现自定义的 pwd 命令

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>int main(int argc, char *argv[]) {char *cwd;int use_gnu_ext = 0;// 检查是否使用GNU扩展（简化版）if (argc > 1 && strcmp(argv[1], "-g") == 0) {use_gnu_ext = 1;}if (use_gnu_ext) {// 使用GNU扩展（自动分配缓冲区）cwd = getcwd(NULL, 0);if (cwd == NULL) {perror("pwd");return 1;}printf("%s\n", cwd);free(cwd);} else {// 使用传统方法（预分配缓冲区）char buffer[4096];if (getcwd(buffer, sizeof(buffer)) == NULL) {if (errno == ERANGE) {fprintf(stderr, "pwd: 路径太长\n");} else {perror("pwd");}return 1;}printf("%s\n", buffer);}return 0;
}

六、最佳实践总结

缓冲区管理：

使用足够大的静态缓冲区（如4096字节）
或者使用动态分配的内存
考虑使用GNU扩展简化内存管理

错误处理：

总是检查返回值
根据errno提供有意义的错误信息
特别处理ERANGE错误（缓冲区太小）

可移植性考虑：

如果需要高度可移植，避免使用GNU扩展
使用PATH_MAX常量（在<limits.h>中定义）
考虑路径名长度限制的差异

推荐的使用模式：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <limits.h>void print_current_directory() {char cwd[PATH_MAX];if (getcwd(cwd, sizeof(cwd)) != NULL) {printf("当前工作目录: %s\n", cwd);} else {perror("获取工作目录失败");exit(1);}
}// 或者使用动态分配版本
char* get_current_directory() {char *cwd = malloc(PATH_MAX);if (cwd == NULL) {return NULL;}if (getcwd(cwd, PATH_MAX) == NULL) {free(cwd);return NULL;}return cwd;  // 调用者需要负责释放内存
}

七、总结

特性	说明
核心功能	获取当前进程的工作目录的绝对路径
缓冲区管理	必须提供足够大的缓冲区，或使用动态分配
错误处理	必须检查返回值，常见错误是缓冲区太小
线程安全	是线程安全的
可移植性	POSIX标准函数，广泛支持
相关函数	`chdir()`, `get_current_dir_name()`（GNU扩展）

关键要点总结：

getcwd() 用于获取当前工作目录的绝对路径
缓冲区必须足够大，否则会失败并设置errno为ERANGE
必须检查返回值，失败时不应使用缓冲区内容
考虑使用PATH_MAX常量来确保缓冲区大小
GNU扩展提供了自动分配缓冲区的便利方式

`snprintf`

一、函数声明与作用

1. 函数声明

#include <stdio.h>int snprintf(char *str, size_t size, const char *format, ...);

头文件：<stdio.h>
参数：
- char *str：指向字符数组的指针，用于存储格式化后的字符串。
- size_t size：缓冲区 str 的大小（以字节为单位）。
- const char *format：格式字符串，指定输出的格式。
- ...：可变参数，根据格式字符串进行替换。
返回值：
- 成功：返回假如缓冲区足够大时会写入的字符数（不包括结尾的空字符）。
- 失败：返回负值。

2. 作用

snprintf() 函数的作用是将格式化的数据安全地写入字符串缓冲区，同时防止缓冲区溢出。

简单来说：它像 printf() 一样格式化字符串，但不是打印到屏幕，而是写入指定的缓冲区，并且保证不会超过缓冲区的大小。

二、如何使用（简单示例）

下面是几个简单的 C 语言程序，演示 snprintf() 的基本用法。

示例1：基本使用 - 格式化字符串

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {char buffer[100];int age = 25;char name[] = "Alice";// 格式化字符串到缓冲区int result = snprintf(buffer, sizeof(buffer), "姓名: %s, 年龄: %d", name, age);printf("格式化结果: %s\n", buffer);printf("返回值: %d\n", result);  // 实际需要的字符数printf("缓冲区大小: %zu\n", sizeof(buffer));return 0;
}

输出：

格式化结果: 姓名: Alice, 年龄: 25
返回值: 21
缓冲区大小: 100

示例2：处理路径拼接

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main() {char base_path[] = "/home/user";char filename[] = "document.txt";char full_path[256];// 安全地拼接路径int needed = snprintf(full_path, sizeof(full_path), "%s/%s", base_path, filename);if (needed < sizeof(full_path)) {printf("完整路径: %s\n", full_path);printf("实际使用字符数: %d\n", needed);} else {printf("警告: 路径太长，已被截断\n");printf("需要的字符数: %d, 缓冲区大小: %zu\n", needed, sizeof(full_path));}return 0;
}

示例3：数值格式化

#include <stdio.h>
#include <math.h>int main() {char buffer[50];double price = 19.99;int quantity = 3;// 格式化数值snprintf(buffer, sizeof(buffer), "单价: $%.2f, 数量: %d, 总价: $%.2f", price, quantity, price * quantity);printf("%s\n", buffer);// 格式化十六进制和八进制int number = 255;snprintf(buffer, sizeof(buffer), "十进制: %d, 十六进制: 0x%x, 八进制: 0%o", number, number, number);printf("%s\n", buffer);return 0;
}

三、需要注意什么？有什么使用细节？

snprintf() 有几个非常重要的细节，理解这些细节对正确使用它至关重要。

1. 自动添加空字符并防止溢出

这是 snprintf() 最重要的安全特性：

最多写入 size - 1 个字符
总是在末尾添加空字符 \0
保证不会发生缓冲区溢出

char small_buf[5];
int result = snprintf(small_buf, sizeof(small_buf), "Hello World");printf("缓冲区内容: '%s'\n", small_buf);  // 输出: 'Hell'
printf("返回值: %d\n", result);           // 输出: 11（实际需要的长度）

2. 返回值的特殊含义

返回值表示假如缓冲区足够大时会写入的字符数（不包括 \0）：

如果返回值 < size：格式化成功，字符串完整写入
如果返回值 >= size：缓冲区太小，字符串被截断

char buf[10];
int needed = snprintf(buf, sizeof(buf), "This is a long string");if (needed < sizeof(buf)) {printf("完整写入: %s\n", buf);
} else {printf("字符串被截断: %s\n", buf);printf("需要 %d 字节的缓冲区\n", needed + 1); // +1 用于 \0
}

3. 与 sprintf() 的安全性对比

特性	`snprintf()`	`sprintf()`
安全性	安全，有长度限制	危险，可能缓冲区溢出
缓冲区溢出	不会发生	可能发生
返回值	实际需要的字符数	写入的字符数
推荐使用	✅ 总是使用这个	❌ 避免使用

// 危险的 sprintf()
char buf[10];
sprintf(buf, "这是一个很长的字符串"); // 缓冲区溢出！// 安全的 snprintf()
char safe_buf[10];
snprintf(safe_buf, sizeof(safe_buf), "这是一个很长的字符串"); // 安全截断

4. 处理截断的情况

当发生截断时，需要根据返回值决定如何处理：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main() {char initial_buf[20];const char *long_text = "这是一个非常非常非常长的字符串";int needed = snprintf(initial_buf, sizeof(initial_buf), "%s", long_text);if (needed >= sizeof(initial_buf)) {// 缓冲区不够，动态分配足够大的空间char *adequate_buf = malloc(needed + 1); // +1 用于 \0if (adequate_buf) {snprintf(adequate_buf, needed + 1, "%s", long_text);printf("完整内容: %s\n", adequate_buf);free(adequate_buf);}} else {printf("内容: %s\n", initial_buf);}return 0;
}

5. 格式字符串的使用

snprintf() 支持所有 printf() 系列的格式说明符：

char buf[100];
int n = 42;
double d = 3.14159;
char str[] = "hello";// 各种格式说明符
snprintf(buf, sizeof(buf), "整数: %d, 浮点数: %.2f, 字符串: %s, 十六进制: %#x", n, d, str, n);printf("%s\n", buf);  // 输出: 整数: 42, 浮点数: 3.14, 字符串: hello, 十六进制: 0x2a

6. 确定所需缓冲区大小

可以利用 snprintf() 的返回值特性来确定需要的缓冲区大小：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {// 先获取需要的长度（传入NULL和0）int needed = snprintf(NULL, 0, "需要的缓冲区大小是: %d", 100);printf("需要的缓冲区大小: %d 字节\n", needed + 1); // +1 用于 \0// 然后分配刚好足够的空间char *buf = malloc(needed + 1);if (buf) {snprintf(buf, needed + 1, "需要的缓冲区大小是: %d", 100);printf("%s\n", buf);free(buf);}return 0;
}

7. 线程安全性

snprintf() 是线程安全的，可以在多线程程序中使用。

四、实际应用示例

示例1：安全的字符串拼接函数

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>// 安全的字符串拼接函数
int safe_strcat(char *dest, size_t dest_size, const char *src) {size_t current_len = strnlen(dest, dest_size);if (current_len < dest_size) {return snprintf(dest + current_len, dest_size - current_len, "%s", src);}return -1; // 目标缓冲区已满
}int main() {char path[100] = "/home/user";  // 初始化为空字符串safe_strcat(path, sizeof(path), "/documents");safe_strcat(path, sizeof(path), "/file.txt");printf("完整路径: %s\n", path);return 0;
}

示例2：创建格式化的错误消息

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>void print_error(const char *operation, int error_code) {char error_msg[256];snprintf(error_msg, sizeof(error_msg), "操作 '%s' 失败 (错误码: %d, 描述: %s)",operation, error_code, strerror(error_code));printf("错误: %s\n", error_msg);
}int main() {FILE *file = fopen("nonexistent.txt", "r");if (file == NULL) {print_error("打开文件", errno);}return 0;
}

示例3：构建动态SQL查询（安全版）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>char* build_safe_query(const char *table, const char *field, int id) {// 先计算需要的缓冲区大小int needed = snprintf(NULL, 0, "SELECT * FROM %s WHERE %s = %d", table, field, id);// 分配精确大小的缓冲区char *query = malloc(needed + 1);if (query == NULL) {return NULL;}// 安全地构建查询snprintf(query, needed + 1, "SELECT * FROM %s WHERE %s = %d", table, field, id);return query;
}int main() {char *query = build_safe_query("users", "id", 123);if (query) {printf("SQL查询: %s\n", query);free(query);}return 0;
}

五、与相关函数的比较

函数对比表：

函数	安全性	缓冲区限制	返回值含义	推荐程度
`sprintf()`	❌ 不安全	无限制	写入的字符数	❌ 避免使用
`snprintf()`	✅ 安全	有大小限制	需要的字符数	✅ 推荐使用
`vsnprintf()`	✅ 安全	有大小限制	需要的字符数	✅ 可变参数版本

vsnprintf() - 可变参数版本：

#include <stdio.h>
#include <stdarg.h>// 自定义的格式化函数
int my_printf(char *str, size_t size, const char *format, ...) {va_list args;va_start(args, format);int result = vsnprintf(str, size, format, args);va_end(args);return result;
}int main() {char buffer[100];my_printf(buffer, sizeof(buffer), "格式化: %s %d", "测试", 42);printf("%s\n", buffer);return 0;
}

六、最佳实践总结

缓冲区管理：

总是提供正确的缓冲区大小
检查返回值以检测截断
对于动态内容，先计算所需大小再分配

错误处理：

检查返回值是否 >= 缓冲区大小（表示截断）
处理内存分配失败的情况
在关键应用中，对截断情况进行适当处理

安全编程：

永远使用 snprintf() 代替 sprintf()
使用 sizeof(buffer) 而不是硬编码数字
验证用户输入的长度

推荐的使用模式：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int safe_format_string() {char buffer[256];  // 使用足够大的缓冲区// 安全地格式化int needed = snprintf(buffer, sizeof(buffer), "格式: %s", "内容");// 检查是否发生截断if (needed >= sizeof(buffer)) {// 处理截断情况fprintf(stderr, "警告: 字符串被截断，需要 %d 字节\n", needed + 1);// 动态分配足够空间（如果需要完整内容）char *large_buf = malloc(needed + 1);if (large_buf) {snprintf(large_buf, needed + 1, "格式: %s", "内容");// 使用 large_buf...free(large_buf);}return -1;}// 正常使用 bufferprintf("结果: %s\n", buffer);return 0;
}

七、总结

特性	说明
核心功能	安全地格式化字符串到缓冲区，防止溢出
安全特性	自动添加 \0，最多写入 size-1 个字符
返回值	返回需要的字符数（可用于检测截断）
线程安全	是线程安全的
与sprintf比较	更安全，应始终优先使用
适用场景	字符串拼接、路径构建、日志格式化等

关键要点总结：

snprintf() 是 sprintf() 的安全替代品
总是检查返回值以检测字符串截断
保证不会发生缓冲区溢出
可以利用返回值特性动态分配精确大小的缓冲区
在多线程环境中安全使用

`putenv`

函数概述

putenv函数用于设置或修改环境变量。它是POSIX标准定义的环境变量操作函数之一。

函数原型

#include <stdlib.h>int putenv(char *string);

参数详解

参数：`char *string`

格式要求：必须是 "变量名=值" 形式的字符串
内存管理：函数直接将这个字符串指针放入环境变量表中
生命周期：调用者需要确保字符串在程序运行期间保持有效

正确的字符串格式：

"PATH=/usr/bin:/bin"          // ✓ 正确
"HOME=/home/user"             // ✓ 正确  
"DEBUG=1"                     // ✓ 正确
"MY_VARIABLE=some value"      // ✓ 正确

错误的字符串格式：

"PATH"                        // ✗ 错误 - 缺少等号和值
"=value"                      // ✗ 错误 - 缺少变量名
"PATH=/usr/bin" + ":/bin"     // ✗ 错误 - 不是字符串字面量

返回值

成功：返回 0
失败：返回非零值（通常是-1），并设置 errno

基本使用示例

示例1：设置环境变量

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>int main() {// 设置环境变量if (putenv("MY_APP=test_application") != 0) {perror("putenv failed");return 1;}// 验证设置是否成功char *value = getenv("MY_APP");if (value) {printf("MY_APP=%s\n", value);  // 输出: MY_APP=test_application}return 0;
}

示例2：修改现有环境变量

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {// 先查看原始的PATHprintf("Original PATH: %s\n", getenv("PATH"));// 修改PATH环境变量putenv("PATH=/usr/local/bin:/usr/bin");// 验证修改printf("Modified PATH: %s\n", getenv("PATH"));return 0;
}

重要特性与注意事项

1. 内存管理责任

putenv不会复制字符串，而是直接使用传入的指针：

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>// 正确做法：使用静态存储或动态分配
void correct_usage() {// 方法1：使用字符串字面量（在静态存储区）putenv("APP_NAME=MyApplication");  // ✓ 安全// 方法2：使用静态数组static char env_str[100];strcpy(env_str, "CONFIG_PATH=/etc/myapp");putenv(env_str);  // ✓ 安全// 方法3：动态分配（不释放）char *dyn_str = malloc(50);strcpy(dyn_str, "DATA_DIR=/var/data");putenv(dyn_str);  // ✓ 安全（但注意内存泄漏）
}// 错误做法：使用局部变量
void dangerous_usage() {char local_str[100];  // 栈上分配strcpy(local_str, "TEMP_VAR=value");putenv(local_str);    // ✗ 危险！函数返回后内存无效// 当函数返回时，local_str的内存被回收// 但环境变量表仍然指向已回收的内存
}

2. 修改已存在的变量

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {// 设置变量putenv("DEBUG_LEVEL=1");printf("Before: DEBUG_LEVEL=%s\n", getenv("DEBUG_LEVEL"));// 修改变量putenv("DEBUG_LEVEL=3");printf("After: DEBUG_LEVEL=%s\n", getenv("DEBUG_LEVEL"));return 0;
}

3. 删除环境变量

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>int main() {// 设置变量putenv("TEMP_VAR=to_be_removed");printf("Before: TEMP_VAR=%s\n", getenv("TEMP_VAR"));// 删除变量 - 使用等号后面为空值putenv("TEMP_VAR=");char *value = getenv("TEMP_VAR");if (value && value[0] == '\0') {printf("TEMP_VAR exists but is empty\n");} else if (value == NULL) {printf("TEMP_VAR removed\n");}// 更好的删除方式：使用unsetenvunsetenv("TEMP_VAR");return 0;
}

与相关函数的比较

putenv vs setenv

#include <stdlib.h>// putenv - 直接使用传入的字符串指针
int putenv(char *string);// setenv - 复制字符串内容
int setenv(const char *name, const char *value, int overwrite);

对比示例：

#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>void demonstrate_difference() {char buffer[50];// putenv的潜在问题strcpy(buffer, "USING_PUTENV=value1");putenv(buffer);  // 环境变量指向buffer// 修改buffer会影响环境变量！strcpy(buffer, "SOMETHING_ELSE=value2");// 现在环境变量可能指向无效数据// setenv更安全setenv("USING_SETENV", "value1", 1);  // 复制字符串内容// 后续修改buffer不会影响环境变量
}

putenv vs export（shell命令）

// C程序中使用putenv
putenv("MY_VAR=shell_value");// 相当于shell中的
export MY_VAR=shell_value

实际应用场景

场景1：设置程序配置

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>void setup_environment() {// 设置应用特定的环境变量putenv("APP_DEBUG=1");putenv("APP_DATA_DIR=/var/data/myapp");putenv("APP_LOG_LEVEL=INFO");// 这些变量可以被后续执行的子进程使用system("echo $APP_DEBUG $APP_DATA_DIR");
}

场景2：动态构建环境变量

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>void set_dynamic_path(const char *user_dir) {static char path_var[1024];  // 使用静态存储// 动态构建PATHsnprintf(path_var, sizeof(path_var), "PATH=/usr/local/bin:/usr/bin:/bin:%s/bin", user_dir);putenv(path_var);printf("New PATH: %s\n", getenv("PATH"));
}

场景3：安全敏感的环境设置

#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>void run_safe_environment() {// 清理危险的环境变量putenv("LD_LIBRARY_PATH=");     // 清空库路径putenv("LD_PRELOAD=");          // 清空预加载// 设置安全的环境putenv("PATH=/safe/bin:/usr/bin:/bin");// 在安全环境中执行命令execlp("ls", "ls", "-l", NULL);
}

错误处理

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>int safe_putenv(const char *name, const char *value) {// 构建环境变量字符串size_t len = strlen(name) + strlen(value) + 2; // +2 for '=' and nullchar *env_str = malloc(len);if (!env_str) {perror("malloc failed");return -1;}snprintf(env_str, len, "%s=%s", name, value);// 使用putenvif (putenv(env_str) != 0) {perror("putenv failed");free(env_str);  // 失败时需要释放return -1;}// 成功：env_str将由环境变量表管理// 注意：不能free(env_str)，因为环境变量还在使用它return 0;
}