【Linux系统】13. 命令行参数 环境变量
一. 命令行参数
1）main函数可以有参数么？
可以的。根据我们学语言的经验，应该是见过main函数的参数。
#include <stdio.h>int main(int argc, char *argv[])
{return 0;
}
运行之后没有报错，是可以带参的。
2）这个参数是什么？
1. argc（argument count）
整型变量，表示命令行参数个数，因为包括程序名本身，所以它的值至少为1，即argc >= 1。
2. argv（argument vector）
字符指针数组，他的元素是一个字符串，代表一个命令行参数。第一个元素 argv[0] 是程序自身的名字。最后一个元素 argv[argc] 是一个空指针NULL，标志参数列表的结束。
3. 打印出来看一下
#include <stdio.h>int main(int argc, char *argv[])
{printf("argc: %d\n", argc);int i = 0;for(; i < argc; i++){printf("argv[%d]->%s\n", i, argv[i]);}return 0;
}
① 在命令行中输入命令本质是一个字符串，shell以空格为分隔符，将这个字符串转化为若干子串。有多少子串，argc就是几。
② 拆分字符串和设置填充argc、argv的工作是由bash和系统自动完成的，我们看不到。
③ main函数的参数通常被称为命令行参数。 我们在bash中输入的字符串也叫命令行参数，他们是同一概念的不同阶段。只不过main函数的参数是被处理过的。
3）为什么要有命令行参数？
命令行参数的本质应用是为了，实现命令可以根据不同的选项实现不同的子功能。这也就是Linux中所有命令选项功能的实现方式。
#include <stdio.h>
#include <string.h>int main(int argc, char *argv[])
{if(argc != 2){printf("错误使用！正确用法:%s -a | -b | -c | -d\n", argv[0]);return 1;}if(strcmp(argv[1], "-a") == 0){printf("使用的是第一种功能\n");}else if(strcmp(argv[1], "-b") == 0){printf("使用的是第二种功能\n");}else if(strcmp(argv[1], "-c") == 0){printf("使用的是第三种功能\n");}else{printf("使用的是默认功能\n");}return 0;
}
4）其他细节
1. 选项是以空格为分隔的字符串，一个字符也是字符串。
2. argv表的最后一个元素是NULL，所以最有一个有效子串是argc[argc - 1]。NULL作为数组结束的标志可以用来做循环判断条件。
for(int i = 0; argv[i]; i++)
{printf("argv[%d]->%s\n", i, argv[i]);
}证明：
#include <stdio.h>int main(int argc, char *argv[])
{if(argv[argc] == NULL){printf("== NULL\n");}return 0;
}
5）VS2022（Windows下）有命令行参数么？
有的。命令行参数在所有平台下都有，因为他是语言的特点。VS2022中可以配置。
6）cat file.txt 获取文件内容的方式
cat 命令也是用C语言写的，首先fopen打开文件，此时就要获取文件名。file.txt就是作为命令行参数传到程序中。
二. 环境变量
1）概念
1. 环境变量（environment variables）一般是指在操作系统中，用来指定操作系统运行环境的一些参数。
如在编译C/C++代码，链接时，我们从来不知道链接的动静态库在哪，但是照样可以链接成功，就是因为有环境变量告诉编译器去哪里找。
2. 环境变量通常具有特殊用途，在系统当中通常具有全局性。
3. 环境变量有很多，其中有一个非常重要的 -- PATH。
2）PATH
#include <stdio.h>int main()
{printf("my command!\n");return 0;
}
我们之前说过其实系统命令就是特定路径(/usr/bin/)下的普通文件，那为什么我们的普通文件必须要加./才能运行，而系统命令可以直接运行？
因为系统在找可执行程序时默认到 /usr/bin/ 下找，我们自己写的程序系统找不到。
只要添加到特定路径就可以不加./直接运行。
1. Linux系统怎么知道要到哪个路径下找可执行程序？
① 因为Linux系统中存在一个环境变量PATH。PATH是变量名，想查看他的内容要加个$，有点类似指针和解引用。
② 它的内容是以 冒号: 为分隔符的一串路径。
③ 他的作用是指定命令的搜索路径。告诉Linux系统，如果用户要执行一个可执行文件但没有指明路径，就到PATH中的路径一个一个找，找不到就通过bash告诉用户。
2. 所以还有一种方法可以不加./就运行自己的可执行程序，就是将自己的可执行程序放到PATH中。
① 错误做法：
那之前的PATH找不回来了怎么办，直接关闭XShell，重新登录就自动刷新了，怎么做到的之后说。
② 正确做法：
3. Windows中也有环境变量这个概念，他的PATH作用和Linux一样。
可以看到D:\XShell\这个路径在我们系统的环境变量中，说明我们想要执行XShell.exe这个可执行程序时，只要直接输入名字就可以执行。
打开Windows的命令行尝试一下：
现在我们也想直接通过命令行打开chrome，发现不行，因为chrome并不在path中。
那就将chrome的路径添加到path中：
重新打开cmd：
3）更多环境变量
1. 环境变量往往是全局的，有变量名和变量内容，具有全局属性（要么是系统全局的，要么是用户全局的）
2. 除了PATH还有其他很多环境变量。
1. env命令 -- 查看系统中所有环境变量。
[lsy@hcss-ecs-116a code_env]$ env
XDG_SESSION_ID=4193
HOSTNAME=hcss-ecs-116a
TERM=xterm
SHELL=/bin/bash
HISTSIZE=10000
SSH_CLIENT=112.54.13.165 4473 22
SSH_TTY=/dev/pts/0
USER=lsy
LD_LIBRARY_PATH=:/home/lsy/.VimForCpp/vim/bundle/YCM.so/el7.x86_64
LS_COLORS=rs=0:di=01;34:ln=01;36:mh=00:pi=40;33:so=01;35:do=01;35:bd=40;33;01:cd=40;33;01:or=40;31;01:mi=01;05;37;41:su=37;41:sg=30;43:ca=30;41:tw=30;42:ow=34;42:st=37;44:ex=01;32:*.tar=01;31:*.tgz=01;31:*.arc=01;31:*.arj=01;31:*.taz=01;31:*.lha=01;31:*.lz4=01;31:*.lzh=01;31:*.lzma=01;31:*.tlz=01;31:*.txz=01;31:*.tzo=01;31:*.t7z=01;31:*.zip=01;31:*.z=01;31:*.Z=01;31:*.dz=01;31:*.gz=01;31:*.lrz=01;31:*.lz=01;31:*.lzo=01;31:*.xz=01;31:*.bz2=01;31:*.bz=01;31:*.tbz=01;31:*.tbz2=01;31:*.tz=01;31:*.deb=01;31:*.rpm=01;31:*.jar=01;31:*.war=01;31:*.ear=01;31:*.sar=01;31:*.rar=01;31:*.alz=01;31:*.ace=01;31:*.zoo=01;31:*.cpio=01;31:*.7z=01;31:*.rz=01;31:*.cab=01;31:*.jpg=01;35:*.jpeg=01;35:*.gif=01;35:*.bmp=01;35:*.pbm=01;35:*.pgm=01;35:*.ppm=01;35:*.tga=01;35:*.xbm=01;35:*.xpm=01;35:*.tif=01;35:*.tiff=01;35:*.png=01;35:*.svg=01;35:*.svgz=01;35:*.mng=01;35:*.pcx=01;35:*.mov=01;35:*.mpg=01;35:*.mpeg=01;35:*.m2v=01;35:*.mkv=01;35:*.webm=01;35:*.ogm=01;35:*.mp4=01;35:*.m4v=01;35:*.mp4v=01;35:*.vob=01;35:*.qt=01;35:*.nuv=01;35:*.wmv=01;35:*.asf=01;35:*.rm=01;35:*.rmvb=01;35:*.flc=01;35:*.avi=01;35:*.fli=01;35:*.flv=01;35:*.gl=01;35:*.dl=01;35:*.xcf=01;35:*.xwd=01;35:*.yuv=01;35:*.cgm=01;35:*.emf=01;35:*.axv=01;35:*.anx=01;35:*.ogv=01;35:*.ogx=01;35:*.aac=01;36:*.au=01;36:*.flac=01;36:*.mid=01;36:*.midi=01;36:*.mka=01;36:*.mp3=01;36:*.mpc=01;36:*.ogg=01;36:*.ra=01;36:*.wav=01;36:*.axa=01;36:*.oga=01;36:*.spx=01;36:*.xspf=01;36:
MAIL=/var/spool/mail/lsy
PATH=/usr/local/bin:/usr/bin:/usr/local/sbin:/usr/sbin:/home/lsy/.local/bin:/home/lsy/bin
PWD=/home/lsy/code/code_env
LANG=en_US.UTF-8
HISTCONTROL=ignoredups
SHLVL=1
HOME=/home/lsy
LOGNAME=lsy
SSH_CONNECTION=112.54.13.165 4473 172.31.1.73 22
LESSOPEN=||/usr/bin/lesspipe.sh %s
XDG_RUNTIME_DIR=/run/user/1000
HISTTIMEFORMAT=%F %T lsy
_=/usr/bin/env
OLDPWD=/home/lsy
2. HOSTNAME=hcss-ecs-116a：当前机器对应的主机名，这就是为什么我们的命令行提示符知道主机名是什么。
3. TERM=xterm：当前终端类型。
4. SHELL=/bin/bash：当前用的是什么版本的shell，bash是一种具体的shell。
5. SSH_CLIENT=112.54.13.165 4473 22：客户端信息。
6. SSH_TTY=/dev/pts/0：同一用户可以打开多个终端，SSH_TTY记录当前是哪个终端文件。这就是问什么我们echo打印一个字符串，他知道往哪个终端打。
7. USER=lsy：登录用户。这就是为什么whoami就能知道我们是谁。
8. LD_LIBRARY_PATH=:/home/lsy/.VimForCpp/vim/bundle/YCM.so/el7.x86_64：动态库查找路径。
9. LS_COLORS：配色方案。
10. MAIL=/var/spool/mail/lsy：邮件。
11. PATH：指定命令的搜索路径。
12.PWD：每次切换记录当前工作路径。环境变量是一个变量，随着你所处环境的改变，他们是会变的。
13. HOME=/home/lsy：记录家目录。
14. LOGNAME=lsy：登录用户。
15. HISTSIZE=10000
① 我们在Linux下，按键盘的上下键就可以快速调出历史命令，这就说明Linux一定是把那些命令记录下来了。
② history 命令 --- 打印历史命令。
③ HISTSIZE是Linux能记住的最多的指令数，但超过就会丢弃最之前的，也就是只记录最近的10000行。
④ wc -l 可以统计有多少行。
history | wc -lwc（word count）：默认输出四个信息 -- 行数、单词数、字节数、文件名。
-l 选项：只显示行数。
16. OLDPWD：最近一次路径。
之前我们 cd - 就能回到最近一次路径，那系统是如何找到这个最近一次的路径的？就是通过环境变量OLDPWD中的记录。即输入命令 cd - 会被解释成cd $OLDPWD。
4）用代码获取环境变量
1. 方法一：main函数的参数
main函数的参数最多有三个，之前我们只介绍了两个，第三个就可以帮我们获取环境变量。
int main(int argc, char *argv[], char *env[])打印出来看一下：
#include <stdio.h>int main(int argc, char *argv[], char *env[])
{// 变量不用有些编译器会有警告// 这样强转一下就不会有了(void)argc;(void)argv;int i = 0;// env最后一个元素也是NULL,所以也直接用来做条件判断了for(; env[i]; i++){printf("env[%d] = %s\n", i, env[i]);}return 0;
}
① 运行程序得到的就是系统环境变量。
② env[]是环境变量表，做main函数的参数就是把环境变量表传递给进程。
③ 命令行参数表和环境变量表都交给进程。
2. 方法二：全局变量 -- environ
其实没有main函数的参数我们也能获取环境变量，语言提供了直接指向环境变量表的全局变量：char **environ，可以获取到所有的环境变量。要包头文件 <unistd.h>。
#include <stdio.h>// int main(int argc, char *argv[], char *env[])
int main()
{// 声明一下，不然链接的时候可能找不到extern char **environ;int i = 0;// env最后一个元素也是NULL,所以也直接用来做条件判断了// env 和 environ都是二级指针for(; environ[i]; i++){printf("envrion[%d] -> %s\n", i, environ[i]);}return 0;
}
3. 方法三(最常用)：getenv -- 通过名字获取一个环境变量
① 根据名字直接获取环境变量的内容，如果传的环境变量名不存在，则返回NULL。
② 原理就是拿传过来的名字遍历env表，用名字和等号左边对比，若匹配成功则返回等号右边，不成功返回NULL。
③ 使用
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>int main()
{char *whoami = getenv("USER");printf("whoami:%s\n", whoami);if(whoami == NULL){printf("用户名获取失败，你无权执行\n");return 0;}else if(strcmp(whoami, "root") == 0)printf("root用户也不能执行\n");else if(strcmp(whoami, "lsy") == 0)printf("lsy可以执行！\n");else{printf("非法用户，不可执行\n");}return 0;
}
- 执行的时候注意切换到root要重新开一个终端并登陆root账号，或者用su -，不能直接用su。
因为，su启动的是一个非登录shell，环境变量大部分继承原用户而不是切换到新用户的完整环境，结果就是USER不变，执行程序时getenv得到的还是lsy而不是root。因为 su 设计的初衷就是在当前会话环境中临时切换身份来执行任务，而不是模拟一次完整的重新登录。
su - 就会启动一个登录shell。
- 利用环境变量的用户名可以区分设置某些功能谁能做谁不能做，或者某台主机、某个终端、某个路径等能做不能做。这样写出来的软件可以和系统做相关，针对用户、主机、路径等。
- 综上可知，不同环境变量会有不同的应用场景，所以我们要获取它。
4. 总结
获取环境变量的三种方法
① main函数参数 -- char *env[]
② C语言全局变量 -- char **environ
③ 最佳时间 -- getenv
5）环境变量的全局性
1. 我们前面说main函数的第三个参数本质是把环境变量表传给进程，那么这个传递工作是谁做的呢？
① 是父进程。
② argv 和 env这两张表默认都在bash内部，是bash进程的数据。bash作为一个进程是放在内存中的，所以这两张表也是放在内存里的，是临时表，内存级别的。
③ 我们自己的程序、命令等都是bash进程的子进程，父子进程共享代码和数据，子进程可以看到bash的数据，所以即使main函数不传，我们也可以通过environ或者getenv等命令获取。
2. bash的子进程可以再去fork它的子进程，这个新的子进程依旧可以共享继承到那两张表，所以就这样传递着，bash的所有子孙进程都可以看到环境变量表，这就是环境变量具有全局属性的原因。
6）环境变量配置文件
1. 如果bash的子进程都是从bash获取的环境变量，那么bash的环境变量又是从哪来的？
从Linux系统的配置文件里来。bash在启动之前要读取配置文件，把信息加载到自己的上下文。大概过程就是：bash这个程序启动之前，fopen打开配置文件，按行读取文件内容并转换成字符串，分别放到new出来的char *env[]的 env[0], env[1], env[2]....中。
2. 这就能解释为什么刚刚我们将环境变量覆盖了，只要重新登录就恢复了？
因为我们的修改只是临时修改了当前bash进程在内存中的环境变量值，并没有写入配置文件。所以重新登录之后，bash要重新读取并加载环境变量的内容。
3. 配置文件在哪？
在家目录的隐藏文件中，这也是为什么每个用户都要有自己的家目录，因为家目录里放着各自的配置文件。
我们可以打开看一下：
那我们就打开 .bashrc 文件看一下：
再去访问 /etc/bashrc：这个文件内部也全都是shell脚本写的，比较复杂，其实他的内部还会访问更多文件，但是我们只需要知道，最终我们需要的环境变量都会被在这里定义好就可以了。
4. 验证bash每次启动前都会加载这个配置文件：修改一下配置文件，重新登录看效果。
果然，重新登录后我们配置过的东西都出现了。但是我们配置的是用户自己的配置文件，当以其他用户身份登录时就不会有了：以root为例。
7）环境变量 && 本地变量
1. 创建一个自己的环境变量
这种直接在命令行上用等号定义的变量叫本地变量（或普通变量），他并不是真正的环境变量。
正确做法 -- export：本质是在当前bash的环境变量表中插入一个变量，也是内存级的。
① 对于已经存在的变量：
② 对于不存在的变量：
我们已经导入了两个变量到env表中，他们能否被我们的C语言程序获取呢？
是能的。导出完立即就可以用。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main()
{printf("MY_ENV:%s\n", getenv("MY_ENV")); // 存在printf("MYENV:%s\n", getenv("MYENV")); // 不存在return 0;
}
子进程能获取父进程的环境变量，环境变量可以被子进程继承，所以环境变量是全局的。
2. 删除我们自己导入的环境变量
① unset + 环境变量名。
② 把我们刚刚导入的两个环境变量删掉。
3. 和环境变量相关的命令总结
① echo $环境变量名：显示某个环境变量的值。
② export：设置一个新的环境变量。
③ unset：清除环境变量。
④ env：只显示所有的环境变量。
⑤ set：显示所有的本地变量和环境变量。
这些命令对环境变量的影响都是内存级别的，不影响配置文件，可以随便用随便改，只要重新登录就全都恢复了。
4. 本地变量的特点
本地变量无法被子进程继承，不具有全局性，只可以在bash内部访问。
本地变量和环境变量 可以类比成C/C++中的 局部变量和全局变量。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main()
{printf("IF_EXTEND:%s\n", getenv("IF_EXTEND"));return 0;
}
5. 本地变量有什么用
与shell脚本有关，可做条件判断或者记录信息等。
其实我们在学习指令需要快速生成多行文本时就用过。
cnt=0; while [ $cnt -le 100 ]; do echo $cnt; let cnt++; done
6. 彻底将本地变量导出成环境变量 -- 改 .bash_profile
8）内件命令（大致了解）
1. 两个现象
① echo命令是bash的子进程；local_value 是本地变量；本地变量无法被子进程继承；那么，echo是如何找到 local_value 并打印的呢？
② 将PATH变量清空，我们知道PATH指明了命令的搜索路径，清空后bash找不到指令，也无法执行，但是为什么有一些命令还能用？
2. 通过上面两个现象我们发现命令和命令之间是不一样的：
① 普通命令：存在特定路径下的二进制文件。
② 内建命令：在shell内部自己定义的，可以理解为bash的一次函数调用，bash也是C语言写的，内部一定有很多函数。这种命令不依赖第三方路径。
③ 这里先大致了解一下内建命令，之后细讲。