序言：
在上期我们已经对进程PCB以及进程状态进行了详细的解释说明。今天，我将带领大家学习的是关于进程
（一）孤儿进程
首先，在正式学习进程环境变量之前。我们先学习一下孤儿进程的相关知识，这个知识点在上篇博文中漏掉了，在本期中我给大家补上。
1、基本介绍
- 孤儿进程（Orphan Process）是指在父进程结束后，子进程仍然在继续运行的情况；
- 当父进程先于子进程退出时，子进程将成为一个孤儿进程；
- 操作系统会将孤儿进程的父进程设置为init进程（通常是进程ID为1的进程），init进程会接管孤儿进程，并负责回收它们的资源。
孤儿进程的产生是由于父进程提前退出，导致子进程失去了父进程的引用，但子进程本身仍然在运行。
这种情况可能出现在以下几种情况下：
- 父进程调用了
fork创建子进程后，快速退出，不等待子进程的结束。 - 父进程意外终止，例如发生了异常或被强制终止。
2、代码演示
下面是一个简单的代码演示，展示了如何创建一个孤儿进程：
#include <stdio.h> #include <unistd.h> int main() { pid_t id = fork(); if(id == 0) { //child while(1) { printf("我是子进程: pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid()); sleep(1); } } else{ //parent int cnt = 10; while(1) { printf("我是父进程: pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid()); sleep(1); if(cnt-- <= 0) break; } } return 0; }
- 通过管道过滤查看进程相应的状态
while :; do ps ajx | head -1 && ps ajx | grep mytest | grep -v grep; sleep 1;echo"---------------"; done
- 具体过程如下：
其次，在上诉杀进程我们是使用的【kill】进程号的方式。今天，我在交大家一种方式，那就是使用【killall】。
【分析】
- 在上述代码中，父进程创建了一个子进程，并分别打印出父进程和子进程的进程ID；
- 父进程在运行10秒立即退出，而子进程会一直在一直程序中运行；
- 当父进程退出时，子进程变成了一个孤儿进程，但仍然会继续运行。
【分析】
- 孤儿进程的资源回收是由操作系统的init进程负责的；
- 所以在上述代码中，如果查看进程列表，可以看到子进程的父进程ID为1，表示由init进程接管。
（二）环境变量
1、基本概念
- 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：我们在编写C/C++代码的时候，在链接的时候，从来不知道我们的所链接的动态静态库在哪里，但是照样可以链接成功，生成可执行程序，原因就是有相关环境变量帮助编译器进行查找；
- 环境变量通常具有某些特殊用途，还有在系统当中通常具有全局特性
2、和环境变量相关的命令
- 1. echo: 显示某个环境变量值
- 2. export: 设置一个新的环境变量
- 3. env: 显示所有环境变量
- 4. unset: 清除环境变量
- 5. set: 显示本地定义的shell变量和环境变量
3、常见环境变量
- PATH : 指定命令的搜索路径
- HOME : 指定用户的主工作目录(即用户登陆到Linux系统中时,默认的目录)
- SHELL : 当前Shell,它的值通常是/bin/bash。
我们可以通过【env】查看：
1️⃣、测试PATH
在Linux下，需要加上【 ./ 】来运行自己写的程序，而系统自带的程序不需要加这个前缀。
这是因为在Linux系统中，执行命令时会按照环境变量 $PATH 中定义的路径来查找可执行文件。当你直接输入一个命令时，系统会按照 $PATH 中定义的目录逐一搜索，找到匹配的可执行文件并执行。而当前目录（.）并不在 $PATH 中，默认情况下系统不会搜索当前目录。
如果你在当前目录下有一个可执行文件，而没有指定路径或者给出了一个相对路径，系统就无法找到该可执行文件，因此需要显式地使用 ./ 表示当前目录来执行程序。
例如，假设你有一个名为 mytest的可执行文件，在当前目录下执行它时，应该使用 【./mytest】命令。如果当前目录不在 $PATH 中，直接输入 mytest是无法找到和执行该程序的。
- 因此不难看出上述是一个错误的示范 ；
- 那么正确的应该怎么做呢，即不仅当前自己指令不需要加【./】，系统中的也不需要加。
首先，我们需要先关掉【xshell】重新启动，当我们重新启动之后，一切都会恢复为默认的。
- 相比之下，系统自带的程序通常被安装在
$PATH中定义的某个目录下，因此可以直接通过命令名来执行，而无需加上./； - 系统自带的程序的路径已经在
$PATH中设置好，所以可以直接使用命令名来运行这些程序。
【注意】
为了安全考虑，当前目录（.）一般不会包含在 $PATH 中，以避免执行恶意文件。因此，为了执行自己写的程序，需要显式地使用 ./ 前缀来指定当前目录。
2️⃣、测试HOME
在 Linux 中，可以使用
echo命令结合环境变量HOME来测试用户的家目录。
（1）用root和普通用户，分别执行 echo $HOME ,对比差异
💨首先以普通用户输入以下命令并按回车键执行：
echo $HOME
- 这条命令会输出环境变量
HOME的值，即当前用户的家目录。
如果一切正常，你将在终端中看到输出结果为当前用户的家目录的路径。
输出演示：
💨 而当我们使用【root】身份后在执行相应的指令时，会是什么效果呢？
具体如下：
【分析】
- 当使用 root 用户执行
echo $HOME命令时，输出的结果是【/root】。这是因为在大多数 Linux 系统中，root 用户的主目录被设置为/root。 - 而当使用普通用户执行
echo $HOME命令时，输出的结果是该普通用户的主目录路径；
【小结】
- root 用户的主目录是
/root，而普通用户的主目录位于/home/username，其中 "username" 是用户的实际用户名； - 这是因为在 Linux 系统中，不同用户有各自的独立主目录，用于存储其个人文件和配置信息。
（2）用root和普通用户，分别执行 执行 cd ~; pwd 对比差异
首先，还在以普通身份执行相应的指令。结果如下：
其次，以 root 身份执行相应的指令。结果如下：
【小结】
【~】符号和 【$HOME】环境变量都表示当前用户的主目录路径。它们在大多数情况下是等价的，可以互换使用。
3️⃣、shell环境变量
Shell 环境变量是在操作系统中定义的一组全局变量，可以被不同的进程和程序共享和访问。下面是有关 Shell 环境变量的详细说明：
1、查看环境变量：
- 在 Shell 中可以使用
env命令来查看当前的环境变量列表。
- 输出结果列出当前环境中的所有变量及其对应的值。
2、定义环境变量：
- 可以使用
export命令来定义一个环境变量。一旦定义，该变量就能够被当前 Shell 进程以及其子进程所访问。
export myenv="hello"
紧接着去环境变量中查看：
3、引用环境变量：
- 使用美元符号
$作为前缀来引用环境变量。
【小结】
- Shell 环境变量在系统中起着重要的作用，它们可以为不同的进程提供全局的共享配置信息；
- 通过定义和引用环境变量，我们可以方便地进行参数传递、配置管理等相关的工作。
4、环境变量的组织方式
环境变量可以组织为键值对的集合。这种方式通常被用于存储一组相关的配置信息。
- 环境变量表是操作系统中存储环境变量的数据结构，它通常是一个键值对的集合；
- 在 C 语言中，可以通过
environ或getenv()函数来获取环境变量表。
- 每个程序都会收到一张环境表，环境表是一个字符指针数组，每个指针指向一个以 ’ \0’ 结尾的环境字符串
💨以下是一个示例，展示如何访问环境变量表中的键值对：
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> extern char** environ; int main() { char** env = environ; // 遍历环境变量表并打印每个键值对 while (*env != NULL) { printf("%s\n", *env); env++; } return 0; }
【分析】
- libc中定义的全局变量environ指向环境变量表,environ没有包含在任何头文件中,所以在使用时 要用extern声明。
- 在上述示例中，
environ是一个全局变量，它会被操作系统设置为指向环境变量表的指针数组； - 通过迭代访问
environ数组中的元素，可以逐个打印出环境变量表中的键值对。
输出显示：
【注意】
environ在不同的操作系统或编译器中可能有所不同。在某些系统中，可能需要使用_environ或者其他类似的变量名来访问环境变量表。
💨 除了上诉方式可以获取系统的环境变量表之外，还有一种方式也可以做到：
- 命令行第三个参数
#include <stdio.h> int main(int argc, char *argv[], char *env[]) { int i = 0; for(; env[i]; i++){ printf("%s\n", env[i]); } return 0; }
【分析】
- 以前大家写C语言的时候，碰到的最多的main中只有两个参数，其实不然。main其实可以接收三个参数。
💨 接下来，我具体给大家分析：
- 这段代码是一个C语言程序的入口函数
main，它接受三个参数：argc、argv[]和env[]。
下面对每个参数进行详细解释：
int main(int argc, char *argv[], char *env[]) { // ... }
int argc：代表命令行参数的数量。argc是一个整数类型的变量，表示在命令行中传递给程序的参数数量（包括程序名称本身）。argc的值至少为 1。char *argv[]：表示命令行参数的字符串数组。argv是一个指针数组，其中每个指针指向一个字符串，该字符串是一个命令行参数的副本。argv[0]存储的是程序的名称，而argv[1]、argv[2]等存储的是其他参数值。char *env[]：表示程序运行时的环境变量表。env是一个指针数组，其中每个指针指向一个字符串，该字符串是一个环境变量的键值对（形如 "键=值"）。通过遍历env数组，可以访问和操作环境变量表中的所有环境变量。
通过使用这些参数，我们可以在程序中获取并处理命令行参数以及环境变量，以满足不同的需求。例如，使用 argc 和 argv 可以根据命令行参数的数量和内容采取不同的操作，而使用 env 可以访问和操作环境变量表中的各种环境变量。
【小结】
总之通过环境变量表，我们可以访问和操作系统中定义的各种环境变量，这对于程序的配置和参数传递非常有用。
（三）通过系统调用获取或设置环境变量
- putenv
- getenv
在 Linux 中，可以使用 getenv 函数来获取环境变量的值，但是无法直接通过系统调用设置环境变量。要设置环境变量，可以使用 putenv 系统调用。
1、getenv
在 Linux 中，
getenv函数用于获取环境变量的值。它位于<cstdlib>头文件中，并且是 C/C++ 标准库提供的函数。
- getenv 函数的原型如下：
char* getenv(const char* name);
- 接下来，我们在 man 手册中查看一下这个函数：
【分析】
- 该函数接受一个 const char* 类型的参数 name，表示要获取的环境变量的名称；
- 如果成功找到对应的环境变量，则返回一个指向字符串值的指针；
- 如果未找到对应的环境变量，则返回 NULL。
💨 接下来，给大家简单的看以下程序来获取 "USER" 的环境变量：
【分析】
- 这段代码的作用是获取名为
"USER"的环境变量的值，并将其输出到标准输出； - 如果获取环境变量失败，会输出相应的错误信息。
输出显示：
💨 以下是使用 getenv 函数获取环境变量值的示例代码：
输出显示：
【分析】
- 在这个示例中，我们尝试获取环境变量
HOME的值。首先，声明一个const char*类型的变量varName，并将其赋值为要获取的环境变量的名称； - 然后，调用
getenv函数，传入varName，获取环境变量的值，将结果存储在char*类型的变量varValue中。 - 接下来，我们通过判断
varValue是否为NULL来确定是否成功获取到环境变量的值。如果成功，我们输出环境变量的名称和对应的值；如果未找到对应的环境变量，我们输出未找到的提示。
【注意】
getenv 函数返回的指针指向了一个静态分配的字符串缓冲区，因此不应该尝试修改或释放该指针指向的内存。
接下来，再给大家看一段代码：
输出展示：
【分析】
- 该段代码的作用是判断当前执行程序的用户是否为
"zp"，并根据判断结果输出相应的信息； - 但是如果当前用户是
"zp"，则输出执行完成的提示信息；如果当前用户不是"zp"，则输出非法用户的提示信息，指示无法执行。
2、putenv
- putev的函数原型如下：
int putenv(char* string);
- 接下来，我们在 man 手册中查看一下这个函数：
【分析】
- 该系统调用用于设置环境变量的值，类似于
setenv。它接受一个字符串参数string，格式为"name=value"，用于指定环境变量的名称和值； putenv直接接受一个字符串参数，而不需要设置是否覆盖已存在的环境变量。- 调用成功时，
putenv返回 0；调用失败时，返回 -1，并设置errno变量以指示错误的原因。
💨 以下是一个使用 putenv 设置环境变量的示例代码：
输出显示：
【分析】
- 我们首先使用
snprintf将环境变量的名称和值格式化为一个字符串"name=value"，然后将该字符串传递给putenv。
【注意】
putenv函数接受的参数必须是指向静态分配的字符串或者全局变量的指针，因为它会直接使用传递的指针，而不会对其进行拷贝；- 因此这意味着传递栈上的局部变量给
putenv是不安全的。
常用getenv和putenv函数来访问特定的环境变量。
（四）环境变量通常是具有全局属性的
环境变量通常具有全局属性，可以被子进程继承下去
在上述将shell环境时，我们手动的定义了环境变量 【myenv】，接下来我以这个为例进行代码演示：
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { char * env = getenv("myenv"); if(env){ printf("%s\n", env); } return 0; }
输出显示：
接下来，我们在手动的定义一个环境变量：
紧接着我们修改一下源代码，看程序输出结果：
输出显示：
【分析】
- 我们可以发现带【export】的环境变量可以显示出来；
- 直接查看，发现没有结果，说明该环境变量根本不存在
【小结】
- 我们可以发现【hello1】此时依旧可以打出来，只是没有放在环境变量表里面而已。
- 对于这种，我们有个专门的称呼叫做 shell本地变量
那么此时我想把它输出来有方法吗？具体如下:
实验
下面是一个简单的代码示例，说明子进程继承父进程的环境变量：
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> int main() { // 父进程定义一个环境变量 const char* my_var = "Hello World"; setenv("MY_VAR", my_var, 1); // 创建子进程 pid_t pid = fork(); if (pid == -1) { // 创建子进程失败 perror("fork"); return 1; } else if (pid == 0) { // 子进程 const char* child_var = getenv("MY_VAR"); printf("子进程中的 MY_VAR 值为: %s\n", child_var); } else { // 父进程 printf("父进程中的 MY_VAR 值为: %s\n", my_var); } return 0; }
输出：
【分析】
- 通过
setenv函数在父进程中定义了一个名为MY_VAR的环境变量，并设置其值为"Hello World"。然后使用fork函数创建了一个子进程。 - 在子进程中，使用
getenv函数获取MY_VAR环境变量的值，并打印出来。在父进程中，直接打印父进程中定义的my_var环境变量的值。
【小结】
可以看到，子进程成功继承了父进程的环境变量，并且可以在子进程中访问和使用
- 这是因为在创建子进程时，操作系统会将父进程的环境变量复制给子进程的环境，使子进程可以直接访问父进程的环境变量，从而实现了继承。
- 这种继承机制使得父子进程可以共享环境变量的值，方便了进程间的数据传递和共享配置信息。
总结
以上就是关于进程环境变量的全部知识内容了，感谢大家的观看与支持！！！
