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Linux环境变量与程序地址空间详解

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:

image.png

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/binls所在的路径)加回去,ls又能正常用了,就像这张图:

image.png

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:bashrcprofile,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:

image.png

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:

image.png

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:

image.png

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:

image.png

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:

image.png

set:查看所有变量
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intmain(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++;
}
return0;}

就像这张图里的main函数参数说明:

image.png

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
intmain(){
// 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);
return0;}

编译运行后,就能看到PATH和USER的值,对应这张图:

image.png

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environexternchar**environ;
intmain(){
int i =0;
// 循环打印所有环境变量
while(environ[i]!=NULL){
printf("%s\n", environ[i]);
i++;
}
return0;}

就像这张图里的environ说明:

image.png

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:

image.png

用通俗的话解释这几个区域:

  • 代码段:存你的代码(比如printfmain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”:

image.png

  • 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。

2. 关键:程序地址空间 ≠ 物理内存

很多人会把“程序地址空间”和“物理内存”搞混,其实它们的关系是:

  • 程序地址空间 = 虚拟地址空间:是系统给进程分配的“地址范围”(比如0~4GB),进程以为自己独占这部分地址。
  • 物理内存:电脑里真实的内存条(比如8GB、16GB),系统会把“虚拟地址”转换成“物理地址”,再去访问真实内存。

就像这张图里强调的:C/C++指针用的都是虚拟地址,程序地址空间是“系统概念”,不是“语言概念”:

image.png

单说:进程拿着“虚拟地址”(地图上的位置),系统帮它找到“物理地址”(真实的房子),这样既能保护内存安全(进程看不到彼此的地址),又能高效利用内存。

以上就是【Linux】环境变量与程序地址空间详解的详细内容,更多相关资料请阅读主机测评网其它文章!

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