System、环境变量和set指令_system启动进程时设置环境变量-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/m0_51830537/article/details/144148270

一、System

system()函数是C++标准库中的一个函数，它允许程序执行系统命令。该函数定义在头文件中。
返回 0 表示命令执行成功，-1 表示系统错误
该函数谨慎使用，不要让用户的输入传递给该函数
system() 会创建新的进程来执行命令，比较占用资源
对于跨平台代码，需要注意兼容性，可以使用预编译写几套

#ifdef _WIN32
        system("mkdir new_folder");
    #else
        system("mkdir -p new_folder");
    #endif

 // Linux系统示例
    system("ls");   // 列出当前目录文件
    system("clear"); // 清屏
   // 检查命令执行结果
    int result = system("somecommand");
    if (result == 0) {
        std::cout << "命令执行成功" << std::endl;
    } else {
        std::cout << "命令执行失败" << std::endl;
    }

二、exec族函数

exec族函数是一组用于执行新程序的函数，它们会用新的进程映像替换当前进程的映像
相当于是替换了该进程，借壳(pid)上市
经常和fork函数一同使用

1.替换原理

当前进程的内存被清空：调用exec时，当前进程的地址空间（包括代码、数据和堆栈）将被完全清除。
加载新程序：新程序（指定的可执行文件）会被加载到进程的内存中，覆盖原来的进程内容。
新的程序开始执行：加载完新程序后，进程从新程序的入口点（main()函数对应上述的入口地址）开始执行。
进程ID保持不变：虽然进程的内存和执行代码被替换，但进程的ID（PID）仍然是原进程的PID，进程的资源（如打开的文件缓冲区）默认不会改变，除非显式地进行操作。
注意的是之前进程所拥有的资源并不会被释放

2. 注意点

exec函数执行成功后永远不会返回，因为当前进程已被新进程替换
只有执行失败时才会返回-1，并设置errno
如果参数固定，使用execl/execlp
如果参数动态构建，使用execv/execvp

3. 相关函数和使用示例

#include <unistd.h>

int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execle(const char *path, const char *arg, ..., char * const envp[]);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execvpe(const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);

execl

int main() {
    // execl需要提供完整路径+可执行程序，参数以列表形式传递，最后必须以NULL结尾
    execl("/bin/ls", "ls", "-l", "-a", NULL);
    // 如果执行失败才会运行到这里
	
	//第二个参数通常是执行的程序的名称，并且会传递给执行程序的argv[0]参数。
	//第二个参数必须有值，在不使用argv[0]的时候，可以是任意字符串
    execl("./example.txt","example",NULL);
    std::cerr << "execl failed!" << std::endl;
    return 1;
}

excelp

使用excelp可以不需要关心程序的具体路径
execlp特别有用的场景是当你知道你要执行的程序的名称，但不确定它的路径时。由于execlp会自动查找PATH，它使代码更加简洁和灵活，避免了手动指定路径。
只不过依赖PATH罢了。
```
execlp("ls", "ls", "-la", NULL);
```

execle

定制子程序的环境变量

int execle(const char *path, const char *arg, ..., char * const envp[]);
int main() {
    // 设置新的环境变量
    char * const envp[] = {"PATH=/bin", "MY_VAR=HelloWorld", NULL};

    // 使用 execle 执行 ls 命令，并指定新的环境变量
    execle("/bin/ls", "ls", "-l", NULL, envp);

    // 如果 execle 执行失败，会执行下面的代码
    std::cerr << "execle failed!" << std::endl;
    return 1;
}

execv

将excel的参数装进了数组
允许通过参数数组来传递命令行参数

int execv(const char *path, char *const argv[]);
int main() {
    // 设置参数数组
    char *args[] = {"ls", "-l", NULL};

    // 使用 execv 执行 ls 命令，传递参数数组
    execv("/bin/ls", args);

    // 如果 execv 执行失败，执行下面的代码
    std::cerr << "execv failed!" << std::endl;
    return 1;
}

execvp

类似execvp

int main() {
    // 设置参数数组
    char *args[] = {"ls", "-l", NULL};

    // 使用 execvp 执行 ls 命令，执行时会根据 PATH 查找 ls
    execvp("ls", args);

    // 如果 execvp 执行失败，执行下面的代码
    std::cerr << "execvp failed!" << std::endl;
    return 1;
}

execvpe
类似execle

// 设置参数数组
    char *args[] = {"ls", "-l", NULL};

    // 设置自定义环境变量
    char *env[] = {"MY_VAR=HelloWorld", "PATH=/bin", NULL};

    // 使用 execvpe 执行 ls 命令，并指定新的环境变量
    execvpe("ls", args, env);

三、环境变量

在 Linux 系统中，环境变量（Environment Variables）是存储系统或用户配置的键值对，它们控制程序的行为或定义系统的特定设置。
环境变量通常用于存储系统路径、语言设置、终端配置等重要信息，影响程序的执行、外部命令的查找、文件路径的解析等。
它们的作用范围可以是全局的，也可以是针对特定用户或进程的。

1.环境变量分类

1.1系统环境变量

这些环境变量对所有用户和进程有效，通常由系统管理员或系统启动脚本设置。
有三个文件可以编辑，这三个文件中的配置都会影响系统范围内的所有用户，属于系统级的配置机制，但是它们的作用方式和适用场景有所不同

1.1.1/etc/environment

完全静态，只定义变量，没有脚本逻辑，因此可以直接归类为系统环境变量。
生效范围广，适用于所有用户和进程。
PATH 的顺序很重要，系统会按照从左到右的顺序查找可执行文件，因此如果同名命令在多个目录中存在，优先使用最左边的目录中的版本

这是我的环境变量
PATH="/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin"
添加的方式有两种
	1.在PATH的字符串里面加<<:路径>>
	2.或者另起一行，一般这样做，看得出来被修改
		PATH="$PATH:/your/new/directory"
		//其中$PATH是为了确保你保留现有的 PATH 值，并在其后追加新的目录,不加就完蛋了
	3.保存重启即可生效，或者执行以下命令
		source /etc/environment
当然可以自定义添加一些环境变量，不过不推荐，这是系统级，少一点还是好。
	格式为：MY_APP_HOME="/opt/myapp"

1.1.2/etc/profile

在用户登录时运行，用于配置登录 shell 的全局环境变量。
全局作用：对所有用户的登录 shell 生效。
支持脚本：允许使用复杂的 shell 脚本（如条件语句、函数等）。
适用场景：通常用于设置需要动态计算的环境变量或初始化脚本。
仅对登录 shell 有效，非登录 shell（如子 shell）不加载。
- 并不是打开shell终端就是登录哈。

1.1.2.1登录和非登录的区别

特性	登录 Shell	非登录 Shell
启动方式	用户登录系统（`ssh`、终端登录或 `bash --login`）	打开终端仿真器或直接运行 `bash`。
加载文件	`/etc/profile`，`~/.bash_profile` 等全局配置文件	仅加载 `~/.bashrc`（交互配置文件）。
使用场景	初始化用户环境，例如环境变量、语言、路径等	用于交互操作或运行脚本。
继承父进程变量	不完全继承，重新初始化环境变量	完全继承父 Shell 的环境变量。
是否交互式	可以是交互式或非交互式	通常是交互式，但也可用于脚本执行。

系统级的环境变量和启动程序

1. 定义全局环境变量
	export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-11-openjdk
	export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
	所有用户登录时，都会加载这些变量。
	不加export只会生效于当前shell
	注意可能与environment冲突
		故export PATH=/custom/path:$PATH  # 添加到开头
		# 或
		export PATH=$PATH:/custom/path  # 添加到末尾
2.加载其他配置条件
	在/etc/profile.d/目录下 注意权限问题
	以.sh 结尾的文件，注意谨慎使用和创建

2. 设置系统级别的别名
	alias ll='ls -l'
	alias df='df -h'
3. 定义全局函数
	show_mem() {
    free -h
	}
4. 设置默认权限掩码
	umask 022  # 设置新建文件的默认权限
5. 配置系统提示符
	export PS1="\u@\h:\w\$ "
6.系统启动时的招呼语
	echo "Welcome to the system!"
6. 设置历史记录相关配置
	export HISTSIZE=1000
	export HISTFILESIZE=2000
	export HISTTIMEFORMAT="%Y-%m-%d %H:%M:%S "

1.1.3/etc/bash.bashrc

/etc/bash.bashrc 是 Bash shell 的全局配置文件
在 Bash Shell 会话中加载，尤其影响非登录 shell。也就是每次打开的终端

设置全局命令别名
	alias ll='ls -l'
	alias la='ls -la'
	alias grep='grep --color=auto'
设置历史记录
	# HISTSIZE: 设置当前 shell 会话中保存的最大历史命令条数
	# 超过此条数后，最早的记录会被丢弃，仅对内存中的历史有效
	HISTSIZE=1000
	
	# HISTFILESIZE: 设置 .bash_history 文件中保存的最大历史命令条数
	# 超过此条数后，最早的记录会被丢弃，仅对磁盘文件中的历史有效
	HISTFILESIZE=2000
	
	# HISTCONTROL: 控制命令历史记录的过滤规则
	# ignoredups: 忽略连续重复的命令
	# ignorespace: 忽略以空格开头的命令
	# ignoreboth: 同时忽略上述两类命令
	# erasedups: 删除历史中所有重复的命令，仅保留最后一次
	HISTCONTROL=ignoredups
	
	# HISTTIMEFORMAT: 设置显示命令历史时的时间戳格式
	# 格式说明：
	#   %Y: 年份
	#   %m: 月份
	#   %d: 日期
	#   %H: 小时（24小时制）
	#   %M: 分钟
	#   %S: 秒
	# 时间戳仅在使用 `history` 查看时显示，不会存储到 .bash_history 文件中
	HISTTIMEFORMAT="%Y-%m-%d %H:%M:%S "
	
	# 配置生效后，可通过 history 命令查看历史命令，效果如：
	#  1  2024-11-30 12:30:00 ls
	#  2  2024-11-30 12:31:10 pwd
启用补全功能
	if [ -f /etc/bash_completion ]; then
    . /etc/bash_completion
	fi
定义全局函数

历史记录

与 /etc/profile 的主要区别：

比较方面	`/etc/profile`	`/etc/bash.bashrc`
加载时机	登录 shell 时加载(如 SSH 登录)	每个新 bash shell 启动时都会加载
作用范围	适用于所有 shell	只适用于 bash shell
典型用途	主要设置环境变量	主要设置 shell 行为和交互特性

1.2用户级环境变量

仅适用于特定用户，由该用户单独设置。
存储在用户配置文件中，如 ~/.bashrc、~/.zshrc 或 ~/.profile。
格式固定，不能添加 shell 命令或函数

1.2.1 ~/.bashrc

~/.bashrc 是 Bash Shell 用户的配置文件，通常用于设置非登录 Shell 的环境和行为。它会在每次启动非登录交互式 Shell 时自动加载
位置：每个用户都有自己的 ~/.bashrc 文件，位于用户的主目录下。save是备份哈
具体用法

定义环境变量。
	export PATH=$PATH:/custom/path
	export EDITOR=vim
	export LANG=en_US.UTF-8

配置命令别名。
	alias ll='ls -alF'
	alias la='ls -A'
	alias l='ls -CF'

自定义提示符（Prompt）。
	export PS1="\u@\h:\w\$ "
		\u：用户名。
		\h：主机名。
		\w：当前工作目录。
		\$：提示符字符（普通用户为 $，超级用户为 #）。

配置 Shell 行为（如历史记录、自动补全等）
启用shell功能
	shopt -s checkwinsize         # 自动调整终端大小
	shopt -s autocd               # 允许直接输入目录名称进行切换
	shopt -s cdspell              # 自动纠正拼写错误的目录名称
设置函数
	function mkcd() {//实现一个快捷命令 mkcd，同时创建目录并切换到该目录
    mkdir -p "$1" && cd "$1"
	}

加载时机

打开终端仿真器（如 GNOME Terminal、Konsole）。
运行非登录的交互式 Bash Shell
被登录 Shell 显式调用（通过在 ~/.bash_profile 中引入 ~/.bashrc）

1.2.2~/.profile

~/.profile 是一个用户级的配置文件，用于定义登录 Shell 的环境设置。它主要在用户登录系统时被加载，并为用户会话设置默认的环境变量和系统行为。
位置：位于用户的主目录下（~/.profile）
主要用法

设置全局环境变量（例如 PATH、LANG）。
配置用户的启动环境。
调用其他配置文件（如 ~/.bashrc）。

加载时机
- 用户通过登录 Shell 登录系统
- 作为其他配置文件的备用
  - 如果 ~/.bash_profile 或 ~/.bash_login 文件不存在，则 ~/.profile 会被登录 Shell 加载
- 对于非登录 Shell（如直接打开终端仿真器），~/.profile 不会自动加载。
加载优先级，找到第一个即停止
- ~/.bash_profile
- ~/.bash_login
- ~/.profile

1.2.3~/.bash_logout

~/.bash_logout 是一个用户级配置文件，用于定义用户退出登录 Shell 时执行的清理操作。它由 Bash Shell 自动调用，通常用于在用户退出会话时清理环境或执行一些收尾工作。
有点像RALL，析构。
位置：位于用户的主目录下（~/.bash_logout）

用法

清理用户会话环境。
删除临时文件或关闭服务。
提供退出时的自定义行为。
 示例
 # 删除临时文件
rm -rf /tmp/*

# 打印退出信息
echo "Goodbye, $USER. Your session has ended."

# 保存命令历史记录
history -a

# 关闭后台服务
if pgrep my_custom_service > /dev/null; then
    killall my_custom_service
    echo "Stopped my_custom_service."
fi

1.3会话级环境变量

仅在当前会话（例如一个终端窗口）中有效，通常通过临时命令（如 export）设置。
使用以下命令查看当前会话中的环境变量printenv或env
特定变量值

echo $VAR_NAME 查看特定变量
unset VAR_NAME 使用 unset 删除会话中的变量

在shell中对父子进程的使用

bash //进入子进程
exit //退出子进程

//使用 export
export SHARED_VAR="hello"
bash
echo $SHARED_VAR  # 子进程中可以访问 SHARED_VAR
//不使用 export
# 设置普通变量
TEST_VAR="hello"

# 启动子进程（新的shell）
bash
echo $TEST_VAR  # 输出为空，子进程无法访问

# 直接使用 set 定义变量	（默认情况下，使用 set 定义的变量是局部变量，不会被子进程继承。）
	set VAR_NAME=value

用法

# 临时设置代理
export http_proxy="http://127.0.0.1:7890"
export https_proxy="http://127.0.0.1:7890"

# 临时修改语言环境
export LANG="en_US.UTF-8"

# 临时修改编辑器
export EDITOR="vim"
配置临时路径
	export PATH=$PATH:/temporary/path
设置调试参数（为程序运行临时设置调试环境变量）
	export DEBUG=true
临时禁用功能
	export HISTSIZE=0
直接使用 set 定义变量	（默认情况下，使用 set 定义的变量是局部变量，不会被子进程继承。）
	set VAR_NAME=value

1.4归纳

类别	生效范围	优先级	生效时间	典型用途
系统环境变量	全局（所有用户）	低	系统启动后长期生效	配置系统关键参数（如路径）
用户级环境变量	单用户	中	用户登录后长期生效	配置用户个性化参数
会话级环境变量	当前终端或进程	高	当前会话，关闭即失效	临时调整变量（如调试模式）

2. 常见环境变量

环境变量	描述
`HOME`	当前用户的主目录路径
`USER`	当前用户的用户名
`LOGNAME`	当前登录用户的用户名
`SHELL`	当前使用的 shell 类型（如 `/bin/bash`）
`PATH`	可执行文件的搜索路径
`LANG`	系统的默认语言和区域设置
`LANGUAGE`	可接受的语言顺序
`LC_*`	各种区域设置（如 `LC_TIME`、`LC_NUMERIC`、`LC_CTYPE` 等）
`DISPLAY`	指定 X11 显示的显示设备（如 `:0`）
`TERM`	当前终端类型（如 `xterm-256color`）
`PWD`	当前工作目录
`EDITOR`	默认的文本编辑器（如 `vim`、`nano`）
`HISTSIZE`	Bash shell 中保存的历史命令数量
`SSH_AUTH_SOCK`	SSH 认证代理的 socket 路径
`PS1`	提示符的格式化字符串
`XDG_SESSION_TYPE`	当前会话类型（如 `x11` 或 `wayland`）
`XDG_SESSION_ID`	当前会话的 ID
`XDG_CONFIG_DIRS`	配置文件搜索路径，通常包含 `/etc/xdg`
`XDG_RUNTIME_DIR`	当前会话的运行时目录
`TERM_PROGRAM`	当前终端程序的类型（如 `Apple_Terminal` 或 `gnome-terminal`）
`QT_IM_MODULE`	Qt 使用的输入法模块
`LC_CTYPE`	定义字符分类行为的区域设置（如字符编码）
`LC_TIME`	时间和日期格式的区域设置
`LC_NUMERIC`	数字格式的区域设置
`LC_MONETARY`	货币格式的区域设置
`LC_PAPER`	纸张大小的区域设置
`LC_ADDRESS`	地址格式的区域设置
`LD_LIBRARY_PATH`	动态库搜索路径
`TMPDIR`	临时文件存储目录

四.set指令

内置命令，用于配置和显示 Shell 的环境选项、变量和参数。它是一个功能非常强大的工具，可以控制 Shell 的行为、设置位置参数、显示环境变量等。

1.基本功能

set # 显示所有变量和函数
set -o # 查看所有 shell 选项设置
set +o # Shell 选项会以一种可以直接写入脚本的格式输出
- 设置
  - 开启：set -o xxx：启用选项
  - 关闭：set +o xxx：禁用选项
选项功能

选项	状态	作用
allexport	`off`	如果打开（`on`），所有定义的变量会自动通过 `export` 成为环境变量。
braceexpand	`on`	启用大括号扩展，例如 `{a,b,c}` 扩展为 `a b c`。
emacs	`on`	启用 Emacs 风格的命令行编辑模式，支持 `Ctrl+A`、`Ctrl+E` 等快捷键。
errexit	`off`	如果打开（`on`），脚本中命令出错（返回非零状态）会导致脚本立即退出。
errtrace	`off`	如果打开（`on`），允许在函数或子 shell 中捕获 `ERR` 信号（错误处理）。
functrace	`off`	如果打开（`on`），允许函数继承 `DEBUG` 和 `RETURN` trap（调试功能）。
hashall	`on`	启用命令路径的哈希缓存，加快命令查找速度。
histexpand	`on`	启用命令历史扩展功能，如使用 `!` 调用历史命令（`!!`、`!123` 等）。
history	`on`	启用命令历史记录功能，可通过 `history` 查看和调用历史命令。
ignoreeof	`off`	如果打开（`on`），禁止通过 `Ctrl+D` 退出 shell，必须使用 `exit` 命令。
interactive-comments	`on`	允许在交互式 shell 中使用 `#` 注释。
keyword	`off`	如果打开（`on`），允许在 shell 脚本中直接使用 shell 关键字功能。
monitor	`on`	启用作业控制功能（支持后台运行、`Ctrl+Z` 暂停、`fg` 恢复等）。

2.常用选项

set -x 和 set +x 是 Bash 的调试工具，用于控制调试模式的启用和关闭。这些命令非常有用，尤其是在开发和调试 Bash 脚本时，能帮助定位问题或跟踪脚本执行过程。

set -x:用调试模式
- 显示命令执行过程：在调试模式下，Bash 会打印每条执行的命令及其参数。
- 用于检查脚本的执行流程。
- 帮助排查脚本中的逻辑错误或未预期的行为。
举例

#!/bin/bash
# 显示行号
set -n

echo "Step 1: No debugging here"

set -x
echo "Step 2: Debugging starts"
ls /etc/passwd
echo "Step 3: Debugging ends"
set +x

echo "Step 4: Back to normal execution"

执行结果
Step 1: No debugging here
+ echo 'Step 2: Debugging starts'
Step 2: Debugging starts
+ ls /etc/passwd
/etc/passwd
+ echo 'Step 3: Debugging ends'
Step 3: Debugging ends
Step 4: Back to normal execution

如下

命令	作用	场景
`set -x`	启用调试模式，显示执行的每条命令及其参数。	调试脚本执行流程，帮助快速定位问题。
`set +x`	关闭调试模式，恢复默认状态。	调试完成后关闭，避免输出过多信息。
`set -e`	遇到错误（命令返回非零状态）时立即退出脚本。	防止脚本在错误状态下继续执行，避免产生更严重的后果。
`set +e`	关闭立即退出功能。	在容错性较高的脚本中，允许部分命令出错而不退出整个脚本。
`set -u`	使用未定义变量时报错并退出脚本。	强制检查变量是否定义，避免因拼写错误或缺少变量而导致的潜在问题。
`set +u`	关闭未定义变量检查功能。	脚本中可能存在合法的未定义变量或默认值，关闭检查以避免误报。
`set -o noclobber`	防止重定向覆盖已有文件（如 `>`）。	保护关键文件，避免因误操作覆盖重要数据。
`set +o noclobber`	允许重定向覆盖文件（默认行为）。	需要在脚本中覆盖文件时使用。
`set -v`	显示脚本执行前的原始代码（逐行打印）。	用于检查脚本逻辑或语法问题，配合 `-x` 使用效果更佳。
`set +v`	关闭原始代码显示功能。	执行完成后关闭，保持输出整洁。
`set -o pipefail`	如果管道中的任意命令失败，则整个管道返回失败。	确保管道中所有命令都成功执行，避免后续操作依赖错误的中间结果。
`set +o pipefail`	关闭管道失败传播功能（默认行为）。	允许管道中的某些命令失败而不影响整个脚本执行。

常见用法

# 脚本开头的安全设置
set -euo pipefail

# 等同于：
set -e  # 出错时退出
set -u  # 使用未定义变量时报错`在这里插入代码片`
set -o pipefail  # 管道中的错误也会导致退出

或者
	set -euxo pipefail  # 启用调试、错误检查、未定义变量检查和管道错误传播

3.特殊用法

格式：set -- [参数1] [参数2] [参数3] ...
	参数1、参数2...：依次设置为位置参数 $1、$2、$3 等
例如
	set -- hello world bash
	echo $1  # 输出 hello
	echo $2  # 输出 world
	echo $3  # 输出 bash