虚拟的轨迹：在无形中改变进程的命运，深入解析操作系统中的进程环境变量

引言

环境变量的起源：无声的指引

每个进程的运行都需要依赖一组“默契”的参数和配置，这些参数与配置便以环境变量的形式存在。操作系统通过为每个进程分配一组环境变量，使得进程能够在运行时访问和调整系统资源，从而确保其能够与系统中的其他进程和资源和谐共处。进程环境变量是操作系统在进程生命周期中赋予的隐形助手，负责指引着进程走向其预定的目标。

本篇我们将全面介绍进程环境变量的概念、常见环境变量、操作指令，以及如何通过C语言中的getenv和setenv函数对环境变量进行操作，配以代码示例和表格，帮助你深入理解这一重要知识点。

一、环境变量的基础概念

1.1 什么是环境变量？

环境变量是键值对形式的全局变量，定义了系统和进程的运行环境。它们用于存储系统配置、用户信息以及运行时参数，供操作系统和应用程序读取和使用。

环境变量的基本格式为：

KEY=VALUE

• KEY：变量名（大小写敏感）。
• VALUE：变量值，可以是路径、字符串、数字等。

1.2 环境变量的作用

环境变量的主要作用包括：

• 配置程序运行环境：如定义程序搜索路径、语言环境等。
• 传递系统信息：提供系统版本、主机名等信息。
• 控制进程行为：通过变量值影响程序的行为和运行逻辑。

我们来讲一下一个常见的环境变量的作用：程序搜索路径（PATH）

PATH时我们在打开系统时就会存在的环境变量，我们可以通过下面的指令查看PATH环境变量的内容：

echo $PATH

在输入上述指令与之前所学的pwd后，我们都得到了一串路径。那么二者之间有什么区别呢？

在这里插入图片描述

我们可以看这样一个例子，对于我们自己生成的一个可执行文件，比如myproc，要想运行必须是./myporc，而不能是.myproc，原因就是我们执行一个文件时是需要先找到它的位置的，我们需要告诉系统它是在当前路径下的

但是我们也知道有一些指令，比如pwd指令，我们并没有告诉系统它所在的位置，但是它仍然能够被执行，这又是为什么呢？这就与我们上面PATH中的路径有关了

之所以系统指令比如pwd,ls等可以不指明路径的原因就是它们的路径其实就是上面PATH中的路径，这些路径是系统默认搜索路径，而我们自己创建的路径并不包含在其中，但其实我们可以通过操作将我们的路径添加进去，比如：

PATH = $PATH:/home/ccc

在这里插入图片描述

此时我们就发现我们将我们自己的路径也添加到PATH中去了

另外我们使用which查找指令时就是从PATH环境变量中搜索的，所以此时我们也可以使用which查找我们自己写的可执行文件，比如上面提到的myproc

二、常见环境变量

以下是操作系统中常见的环境变量及其作用：

在这里插入图片描述

示例：查看系统中的环境变量

# 查看所有环境变量
env
 
# 打印特定环境变量
echo $PATH

在这里插入图片描述

三、环境变量的特性

3.1 环境变量的继承

环境变量在进程的生命周期中由父进程传递给子进程。当一个进程创建子进程时，子进程会继承父进程的环境变量。

• 父进程修改环境变量，不影响已运行的子进程。
• 子进程修改环境变量，也不会影响父进程。

示例：父子进程环境变量继承

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
 
int main() {
    printf("Parent: PATH = %s\n", getenv("PATH"));
 
    pid_t pid = fork();
    if (pid == 0) {
        // 子进程
        setenv("PATH", "/tmp", 1);
        printf("Child: PATH = %s\n", getenv("PATH"));
    } else {
        // 父进程
        sleep(1);  // 等待子进程修改完成
        printf("Parent after fork: PATH = %s\n", getenv("PATH"));
    }
 
    return 0;
}

在这里插入图片描述

子进程的PATH环境变量修改了，但是父进程的没有被修改

输出说明：

• 子进程的修改不会影响父进程的环境变量。

3.2 环境变量的生命周期

• 环境变量的生命周期与进程绑定。
• 进程终止时，其环境变量也会被销毁。

四、管理环境变量的常用指令

在Linux中，可以通过命令行轻松管理环境变量。

在这里插入图片描述

五、C语言中的环境变量操作

在C语言中，可以通过标准库函数操作环境变量，包括获取、设置和删除。

5.1 获取环境变量：getenv

getenv函数用于获取指定环境变量的值。如果环境变量不存在，则返回NULL。 函数原型：

char *getenv(const char *name);

示例：获取环境变量值

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

在这里插入图片描述

5.2 设置环境变量：setenv

setenv函数用于设置或更新环境变量的值。

函数原型:

int setenv(const char *name, const char *value, int overwrite);

• name：环境变量名。
• value：环境变量值。
• overwrite：是否覆盖已有值（非零值表示覆盖）。

示例：设置环境变量