linux系统之----命令行参数和环境变量

一、命令行参数

1.main()函数的参数

在C语言中，main函数可以接收命令行参数，其标准形式为：

int main(int argc, char *argv[]) {// 程序代码return 0;
}

这里我们解释一下：

argc：参数个数计数器（Argument Count），表示命令行参数的个数，包括程序名称本身。它是一个整数，值至少为1（因为程序名称本身算一个参数）。

argv：参数值数组（Argument Vector），是一个指向字符数组的指针数组，每个元素指向一个以null结尾的字符串，这些字符串就是命令行参数。argv[0]通常是程序的名称，argv[1]到argv[argc - 1]是用户提供的参数，argv[argc]为NULL。换句话说，argv的最后一个一定是NULL，其余的元素由用户指定！

代码测试：

假设我们创建一个文件demo.c,并写入如下内容：

#include <stdio.h>int main(int argc, char *argv[]) {printf("参数个数：argc = %d\n", argc);printf("程序名称：argv[0] = %s\n", argv[0]);for (int i = 1; i < argc; i++) {printf("参数 %d：argv[%d] = %s\n", i, i, argv[i]);}return 0;
}

写完之后保存并编译，并对上文内容进行测试，如下图所示：

倘若我们多试几个参数呢？

再测试一组：

由此可见，argv[i]为什么是根据用户的空格分开的内容决定的。

最后三句话总结：

1.命令行参数，至少一个

2.进程对应的程序的名字，一般是argv[0]

3.有几个字串，argc就是几，记得用空格隔开

2. 设计这个东西有什么用？

命令行参数让程序可以根据用户输入的参数灵活地执行不同的操作，增强了程序的通用性和灵活性。例如，不同的参数可以触发程序的不同功能。

根据参数执行不同功能

我们看如下代码：

#include <stdio.h>
#include <string.h>int main(int argc, char *argv[]) {if (argc != 2) {printf("usage wrong!用法: %s <参数>\n", argv[0]);return 1;}if (strcmp(argv[1], "start") == 0) {printf("开始任务...\n");} else if (strcmp(argv[1], "stop") == 0) {printf("停止任务...\n");} else if (strcmp(argv[1], "status") == 0) {printf("任务状态: 运行中\n");} else {printf("未知参数: %s\n", argv[1]);}return 0;
}

我们将其保存并编译一下，并进行代码测试：

那么好了，今天我写的是简易的代码，就输出的是字符串，那明天我能不能就把linux指令按照此例复刻出来呢？例如-l -a等等，那换句话说，我们之前学的一些Linux指令本质就是一段程序，而我们-l -a 等等这些选项，究其本质，就是一个一个的字符串，可以以一定的方式传递给你ls内部的main,在ls内部实现的时候，就可以根据不同的选项，实现类似功能的不同表现形式。

二、环境变量

1.定义：

是系统级别的全局变量，具备不同的用途

2.常见的环境变量

2.1 PATH

作用：用于定义系统查找可执行文件的路径。它是一个由冒号分隔的路径列表，系统会按照这个顺序在这些路径中查找命令的可执行文件。

所以说，操作系统查找可执行命令，是在环境变量 PATH中查找的，如何证明呢？

我们发现ls在路径usr/bin下，而echo &PATH包含这一路径，由此得以证明

2.2 HOME

作用：指定当前用户的主目录路径。对于用户名为 username 的用户，HOME 的值通常是 /home/username。

2.3 SHELL

作用：指定当前用户使用的 shell 程序的路径。

2.4 找不到可执行程序

三、获取环境变量

1.通过 main 函数获取环境变量

实际上，main函数是有三个参数的，其原型如下：

int main(int argc, char *argv[], char *envp[])

前两个参数解释过了，不再解释了，这里仅解释第三个参数：

envp：是一个指向字符串数组的指针，说白了是个指针数组，数组里面存的一堆指针，这些字符串是环境变量，每个环境变量的格式为 KEY=VALUE。

1.1 环境变量表

我们输入env，之后会弹出来一坨东西，~~（可能一瞬间有点绝望哈）~~，好，我们看如下几个参数：

这里我就按照老师的板书截出来了一部分，好奇的可以自己试一下去，命令env就是看环境变量的意思。

好，现在我们回到环境变量表上，我们main函数的第三个参数指向就是这个环境变量表，那这个环境变量表到底长什么样子呢？

环境变量表的结构

字符串数组形式：环境变量表本质上是一个字符串数组，每个字符串表示一个环境变量，格式为 KEY=VALUE。例如，PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin，其中 PATH 是键，/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin 是值。

以NULL结尾：环境变量表以空指针（NULL）结尾，表示表的结束。在 C 语言中，可以通过遍历这个数组直到遇到 NULL 来获取所有的环境变量。

借用一下老师的板图，具体感受一下：

用东北话讲就是一个萝卜一个坑，每个萝卜都是K=V的结构，最后一个坑啥也不种。

2、通过函数获取单个环境变量

可以使用 getenv() 函数来获取单个环境变量的值：

我们输入man 3 getenv，得到如下内容（部分）：

说明：

name：是要获取的环境变量的名称。

返回值：如果找到该环境变量，则返回一个指向其值的指针；如果没有找到，则返回 NULL

代码示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>int main() {char *path = getenv("PATH");if (path != NULL) {printf("PATH: %s\n", path);} else {printf("PATH not found\n");}return 0;
}

大家可以在xshell上自己试一下！感受一下~

代码运行结果

我们把那个PATH改一下改成PAHT看看结果

显示路径不存在！

环境变量查看实验成功！

3.通过 `environ` 获取所有环境变量

在 C 语言中，可以通过 extern char **environ 来访问所有的环境变量：

#include <unistd.h>extern char **environ;

environ 是一个指向字符串数组的指针，这些字符串是环境变量，每个环境变量的格式为 KEY=VALUE。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>extern char **environ;int main() {for (char **env = environ; *env != NULL; env++) {printf("%s\n", *env);}return 0;
}

编译测试一下：

结果得到如下的一大堆：

不要怕~这就是我们要查找的所有环境变量

查找成功！

4.环境变量的获得

实际上，我们运行程序或者进程时，并不是我的进程获得了环境变量，而是我的父进程（bash!!!)获得了环境变量，形成了上文所示的环境变量表，而我们的子进程是会继承父进程的代码和数据！例如，当你在终端中启动一个程序时，该程序会继承终端进程的环境变量。

那么bash又是哪里来的环境变量呢？答案是从系统的配置文件中来！大家如果学习过ros在配置humble环境的时候应该频繁输入过bash或者bashrc等等诸如此类的代码，实际上就是在配置环境！

不信的话，大家可以做一下~/.bash_profile && ~/.bashrc来修改文件级环境变量

5. 为什么要有环境变量

答案是不同的环境变量，会有不同的用途！！！

如果我想写一个只有自己能执行的可执行程序呢？这个问题我们先保留。

大家还记得pwd命令是什么吗？是用于显示当前工作目录的路径的，那是怎么显示的呢？

实际上，进程会记录自己的工作路径（current working directory, cwd）。在 Linux 系统中，每个进程都有一个 task_struct 结构，其中保存了进程的 cwd。当创建子进程时，子进程会继承父进程的 task_struct，因此子进程的 cwd 与父进程相同。在 Bash shell 中，PWD 环境变量也会保存当前工作目录的路径。Bash 的 pwd 命令会从 PWD 环境变量中获取当前目录信息。

所以说，我们的父进程bash的cwd也在task_struct里面保存着，我们的子进程自然而然的就继承了这个task_struct，所以说，我自己的pwd从哪里来？还是从bash来的！！

那么，bash的pwd从哪里来呢

5.1 getcwd函数

getcwd 函数：

作用：用于获取当前工作目录的路径。

函数原型：（输入man 3 getcwd获得）

我们看如下代码：

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>int main() {char pwdbuf[128];char *pwd = getcwd(pwdbuf, sizeof(pwdbuf));printf("%s\n", pwd);return 0;
}

编译并运行一下，查看结果：

对比一下：

因此，说明了getcwd 是用于获取当前工作目录的路径。换句话讲，bash的pwd也是通过getcwd函数获得的！

四、环境变量的特点和总结

1.环境变量的来源

大部分环境变量来自系统的配置文件（如 /etc/profile、/etc/environment）和用户的配置文件（如 ~/.bashrc、~/.bash_profile）。少部分环境变量是启动后动态获取或创建的，例如 PWD 环境变量会在进程工作目录改变时动态更新。

2. 环境变量的全局性

环境变量具有全局属性，对当前进程及其所有子进程都有效。例如，在 Bash shell 中设置的环境变量会传递给通过该 shell 启动的所有子进程。

但是，本地变量（local variable）只在父进程（如 Bash shell）内部有效，不会传递给子进程。

传递不了，没有结果显示

或者看这个例子也行，找出来那么多带“me"的进程，但是就是没有我要的那个”me"进程

3.环境变量的动态性

环境变量可以在运行时动态修改。例如，使用 export 命令可以临时修改环境变量。

修改环境变量后，子进程会继承修改后的值。

3.1 export详细解释

1.基本概念

在 Linux/Unix 系统中，export 是 shell 的一个内置命令，用于将变量或函数设置为环境变量。这意味着这些变量或函数不仅在当前 shell 会话中可用，还会被传递给其子进程。

2.语法

export [选项] [变量名=[值]]

3.`export` 的选项

-f：用于导出函数。

-n：用于取消导出变量或函数。

4.使用 `export` 出变量

导出简单变量

我们在xshell上面依次输入如下内容，观察现象：

# 设置一个局部变量
MY_VAR="Hello World"# 打印局部变量
echo "In parent shell: $MY_VAR"  # 输出：In parent shell: Hello World# 启动一个子 shell，并尝试访问该变量
bash -c 'echo "In child shell: $MY_VAR"'  # 输出：In child shell:# 使用 export 将变量导出为环境变量
export MY_VAR# 再次启动一个子 shell，并访问该变量
bash -c 'echo "In child shell: $MY_VAR"'  # 输出：In child shell: Hello World

运行结果正确：

在这个例子中，MY_VAR 最初是一个局部变量，仅在父 shell 中可用。使用 export 后，它变成了环境变量，子 shell 也可以访问它。说白了，就是把它给升级了，可以理解为export就是专升本考试，没export，只能在父进程里面用，export以后，升级了，子进程也可以用了！ （个人观点，有不当之处可以评论区指出！）