1. 命令行參數(shù)

首先，我們要解決一個(gè)問題：main函數(shù)可以有參數(shù)嗎？

答案是，可以的。

很多人可能第一次見到main函數(shù)還有參數(shù)，也有人只知道有參數(shù)，但不知道它代表的到底是什么意思。

我們用這一段代碼先來看看現(xiàn)象：

從終端的輸出結(jié)果可以看出，隨著你在命令后面輸入的參數(shù)增多，argc（參數(shù)計(jì)數(shù)器）不斷增加，argv（參數(shù)向量數(shù)組）里存的內(nèi)容也越來越多：

輸入 ./code：

• argc: 1：說明只有 1 個(gè)參數(shù)（系統(tǒng)默認(rèn)自帶的程序名）。
• argv[0] -> ./code：argv[0] 永遠(yuǎn)固定存儲 程序自身的名稱或路徑。

輸入 ./code a：

• argc: 2：參數(shù)變成了 2 個(gè)（程序名 + 第一個(gè)自定義參數(shù)）。
• argv[1] -> a：argv[1] 存儲了你輸入的第一個(gè)自定義參數(shù) a。

這段現(xiàn)象背后，是 Linux 系統(tǒng) exec 執(zhí)行流程 的體現(xiàn)：

命令拆分（Shell 解析）：當(dāng)你在終端輸入 ./code a b c 并回車時(shí)，Shell（命令行解釋器）會先把這行字符串按 空格 拆分成一個(gè)字符串?dāng)?shù)組：[ "./code", "a", "b", "c" ]

傳遞給 main 函數(shù)：Shell 調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用執(zhí)行程序，操作系統(tǒng)內(nèi)核會把這個(gè)數(shù)組作為參數(shù)，原封不動地傳給 main 函數(shù)。

參數(shù)封裝：

• argc：內(nèi)核數(shù)一下這個(gè)數(shù)組里有幾個(gè)元素，傳給 argc（這里是 4 個(gè)）。
• argv：內(nèi)核把這個(gè)字符串?dāng)?shù)組的首地址傳給 argv。
• argv[argc] = NULL：C 語言標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，argv 數(shù)組的最后一個(gè)元素后面必須跟一個(gè) NULL 指針，作為參數(shù)結(jié)束的標(biāo)記（雖然代碼里沒打印，但它存在）。

argc 記錄了命令行輸入的參數(shù)總個(gè)數(shù)，包含程序名本身；argv 是一個(gè)字符串指針數(shù)組，依次存儲了從命令行解析出來的每一個(gè)參數(shù)，argv[0] 固定為程序的名稱或路徑，argv[1]、argv[2] 等則依次存儲用戶輸入的自定義參數(shù)。程序通過這兩個(gè)參數(shù)，能夠精準(zhǔn)獲取運(yùn)行時(shí)的命令行輸入數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)程序與操作系統(tǒng)的交互。

那么說到底，這兩個(gè)參數(shù)到底有什么用呢？

我們先給大家看一個(gè)場景：

首先利用這段代碼，我們實(shí)現(xiàn)出這樣一個(gè)場景，這樣看可能不太直觀，但是這樣大家就能理解了：

因此，命令行參數(shù)的意義在于：讓同一個(gè)程序能靈活適配不同場景，無需修改源碼。它讓程序在啟動時(shí)就能獲取用戶指定的配置、目標(biāo)文件、功能選項(xiàng)等，既提升了程序的通用性與復(fù)用性，也讓程序能便捷地與 Shell 腳本、其他工具聯(lián)動，適配自動化、批量執(zhí)行等場景，是 Linux 環(huán)境下程序與系統(tǒng)、用戶交互的標(biāo)準(zhǔn)化、高效接口。

2. 環(huán)境變量

我們之前提到過，當(dāng)我們想要執(zhí)行一個(gè)我們自己編寫的可執(zhí)行程序的時(shí)候，需要加上 ./ ，這是因?yàn)橐嬖V系統(tǒng)：要執(zhí)行的程序就在當(dāng)前目錄，否則系統(tǒng)會提示 “command not found”。簡單說，./ 的作用就是指定從當(dāng)前目錄執(zhí)行程序。

可我們之前還講過，Linux下一切皆文件，像我們平時(shí)使用的命令，比如：ls、cd、touch等等，它們也都是作為可執(zhí)行程序的文件，為什么就不用加 ./ 呢？這是因?yàn)樗鼈兌挤旁谙到y(tǒng)里的一個(gè)目錄 user/bin/底下，當(dāng)執(zhí)行可執(zhí)行程序的時(shí)候，系統(tǒng)只會在這個(gè)目錄下查找文件。所以我們想要執(zhí)行可執(zhí)行程序文件的時(shí)候，除了采用 ./ 這種方式，還可以把們要執(zhí)行的文件放到 user/bin/這個(gè)目錄里面，就可以不加 ./ 直接調(diào)用。

那操作系統(tǒng)是怎么知道，自己就要在 user/bin/ 這個(gè)目錄下查找文件的呢？是誰告訴它的？

這就要介紹我們這一段的標(biāo)題：環(huán)境變量。

2.1 基本概念

環(huán)境變量是操作系統(tǒng)為當(dāng)前用戶會話、Shell 進(jìn)程以及所有運(yùn)行中的程序提供的一組全局動態(tài)變量，用于存儲系統(tǒng)運(yùn)行所需的公共配置信息，它不依賴于某個(gè)具體程序，而是對整個(gè)當(dāng)前環(huán)境生效，系統(tǒng)和應(yīng)用程序都可以直接讀取、使用這些變量來決定自身的運(yùn)行行為。

在 Linux 系統(tǒng)中，環(huán)境變量本質(zhì)是一組 “鍵 = 值” 形式的配置項(xiàng)，常見的如 PATH 記錄可執(zhí)行文件搜索路徑、HOME 記錄用戶主目錄、PWD 記錄當(dāng)前所在目錄、LANG 決定系統(tǒng)語言與字符編碼等，它們的作用是讓程序不必在代碼中寫死固定路徑或配置，從而具備更好的通用性和可移植性。

當(dāng)我們在終端輸入一個(gè)命令時(shí)，系統(tǒng)會根據(jù) PATH 這個(gè)環(huán)境變量里保存的目錄依次查找對應(yīng)可執(zhí)行文件，這也是為什么系統(tǒng)命令可以直接運(yùn)行，而自己編寫的程序需要加上 ./ 來明確指定路徑的原因。環(huán)境變量可以臨時(shí)設(shè)置，也可以寫入配置文件永久生效，不同用戶可以擁有不同的環(huán)境變量配置，它是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)靈活管理、程序間信息傳遞以及命令行正常工作的重要基礎(chǔ)機(jī)制。

常見的環(huán)境變量有這些：

• PATH: 指定命令的搜索路徑
• HOME: 指定用戶的主工作目錄 (即用戶登陸到 Linux 系統(tǒng)中時(shí)，默認(rèn)的目錄)
• SHELL: 當(dāng)前 Shell, 它的值通常是 /bin/bash。

2.2 查看環(huán)境變量

既然有環(huán)境變量這個(gè)東西，那我們該如何具體查看它呢？那就需要使用這個(gè)命令，以PATH為例：

echo $PATH

PATH 是 Linux 中用于指定命令搜索路徑的環(huán)境變量，它存儲了一組用冒號分隔的系統(tǒng)目錄，Shell 執(zhí)行命令時(shí)會按順序在這些目錄中查找可執(zhí)行文件，系統(tǒng)命令因存放在 PATH 包含的目錄中而可直接執(zhí)行，自定義程序不在 PATH 中，因此需要用 ./ 指定路徑運(yùn)行，是 Linux 實(shí)現(xiàn)命令查找與執(zhí)行的核心機(jī)制。

那么如果我們想要修改 PATH ，除了將我們的目標(biāo)文件直接加入到 user/bin/ 目錄里，還可以這樣操作：

# 把當(dāng)前目錄（.）追加到 PATH 末尾
export PATH=$PATH:.

不過這種修改只對當(dāng)前終端會話有效，關(guān)閉終端后就會恢復(fù)默認(rèn)。如果想要永久修改PATH，就要修改一下Shell 配置文件：

1. 編輯 ~/.bashrc 文件

vim ~/.bashrc

2. 在文件末尾添加

# 把你的程序目錄加入 PATH，比如 ~/mycode
export PATH=$PATH:~/mycode

3.保存后執(zhí)行 source ~/.bashrc 讓配置立即生效。

不過一般不建議把當(dāng)前目錄 . 永久加入 PATH，因?yàn)闀嬖诎踩L(fēng)險(xiǎn)，比如惡意腳本偽裝成 ls 等系統(tǒng)命令，被優(yōu)先執(zhí)行，臨時(shí)使用是可以的。另外，修改 PATH 時(shí)一定要寫 $PATH：比如 export PATH=xxx 會直接覆蓋原來的 PATH，導(dǎo)致所有系統(tǒng)命令都找不到，必須用 $PATH:xxx 追加。

如果還想查看其他所有的環(huán)境變量，我們可以使用 env 命令：

這里的環(huán)境變量的意義都是：

• env：這是命令本身，作用是列出當(dāng)前所有環(huán)境變量。
• SHELL=/bin/bash：指定當(dāng)前使用的 Shell 解釋器為 bash。
• USER=chen：當(dāng)前登錄的用戶名是 chen。
• HOME=/home/chen：當(dāng)前用戶的主目錄，也是登錄后默認(rèn)進(jìn)入的目錄。
• PWD=/home/chen：當(dāng)前所在的工作目錄路徑。
• PATH=/usr/local/bin:/bin:/usr/bin:...：命令搜索路徑，Shell 會按順序在這些目錄中查找可執(zhí)行文件。
• HOSTNAME=chen：當(dāng)前主機(jī)的名稱。
• TERM=xterm：當(dāng)前終端的類型，影響命令行的顯示和交互。
• LANG=en_US.UTF-8：系統(tǒng)的語言和字符編碼設(shè)置，決定輸出語言和文本處理方式。
• HISTSIZE=1000：Shell 歷史命令記錄的最大條數(shù)。
• HISTCONTROL=ignored：控制歷史命令的記錄方式，這里表示忽略重復(fù)命令。
• MAIL=/var/spool/mail/chen：用戶郵件文件的存儲路徑。
• LOGNAME=chen：與 USER 類似，記錄當(dāng)前登錄的用戶名。
• SHLVL=1：當(dāng)前 Shell 的嵌套層級，1 表示首次登錄的 Shell。
• LESSOPEN=||/usr/bin/lesspipe.sh %s：配置 less 命令的預(yù)處理工具，用于查看壓縮文件等。
• _=/bin/env：上一條執(zhí)行的命令路徑，這里是 env 命令本身。

2.3 通過代碼獲取環(huán)境變量

我們前面在講命令行參數(shù)的時(shí)候，提到了main函數(shù)有兩個(gè)參數(shù)，實(shí)際上main函數(shù)最多有三個(gè)參數(shù)：

第三個(gè)參數(shù) char* env() ，實(shí)際上存儲的就是當(dāng)前操作系統(tǒng)里的環(huán)境變量表。本質(zhì)是將環(huán)境變量表傳給進(jìn)程。

除了利用main函數(shù)的參數(shù)來獲取環(huán)境變量，我們還可以使用 getenv函數(shù)：

getenv 是 C 語言中用于獲取環(huán)境變量值的標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)，接收環(huán)境變量名作為參數(shù)，返回對應(yīng)的值；若變量不存在則返回 NULL，是程序訪問環(huán)境變量最簡便的接口。

現(xiàn)在就有一個(gè)問題，我我們在main函數(shù)里看到的 argv 和 env 兩個(gè)參數(shù)，到底是誰傳遞過來的數(shù)據(jù)呢？實(shí)際上，進(jìn)程的命令行參數(shù)列表與環(huán)境變量列表，都是由其父進(jìn)程（通常為 bash 這類 Shell）在創(chuàng)建新進(jìn)程時(shí)傳遞的，而非由內(nèi)核直接生成。

因?yàn)槲覀冎疤岬竭^，我們運(yùn)行的所有文件、程序等等，其實(shí)都是 bash 這個(gè)進(jìn)程的子進(jìn)程，而作為子進(jìn)程我們可以獲取到父進(jìn)程(bash)的代碼和數(shù)據(jù)等等，所以bash會把會話的所有環(huán)境變量（如 PATH、HOME、USER）整理成 envp 數(shù)組，然后在創(chuàng)建新進(jìn)程的時(shí)候直接傳遞過去。這也間接的讓環(huán)境變量具有了全局性。

那么bash的這個(gè)環(huán)境變量列表又是從哪里獲取的呢？答案是：從Linux操作系統(tǒng)的配置文件信息里讀取到的。也就是說，當(dāng)我們啟動Linux操作系統(tǒng)，也就是創(chuàng)建進(jìn)程bash的時(shí)候，會先讀取Linux的配置文件，然后把讀取到的信息加載到bash進(jìn)程的上下文數(shù)據(jù)里。這也是之所以我們只要重啟Linux操作系統(tǒng)之后，原先修改過的環(huán)境變量會被恢復(fù)成原來的值，重啟的本質(zhì)也就是重新再讀取加載一遍。

其中的 .bashrc 和 .bash_profile 就是要讀取的文件。

所以流程就是：bash創(chuàng)建時(shí)先會讀取 .bash_profile 文件，這個(gè)文件要執(zhí)行的操作是去訪問 .bashrc 這個(gè)文件，而 .bashrc 的文件操作是訪問 /etc/bashrc 這個(gè)系統(tǒng)文件，這個(gè)系統(tǒng)文件里面存在的就是環(huán)境變量信息。

我們還可以再驗(yàn)證一下：

先修改一下 .bash_profile 文件。

所以在最下面一行，我們登陸的時(shí)候，就會有對應(yīng)的提示信息。

總結(jié)

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

最新評論