Shell环境变量详解

在 Shell 脚本和操作系统中，环境变量（Environment Variables） 是一种动态命名的值，用于存储和传递系统或用户自定义的配置信息。它们在进程执行时被继承，并影响程序的行为。

一、环境变量的基本概念

1. 作用

   • 存储系统信息：如用户主目录（HOME）、命令搜索路径（PATH）、当前 Shell 类型（SHELL）等。
   • 配置程序行为：程序可以通过环境变量动态调整其行为（如调试模式、日志路径等）。
   • 进程间通信：父进程可以将环境变量传递给子进程。

2. 生命周期

   • 临时环境变量：在当前 Shell 会话中有效，关闭终端后失效。
   • 永久环境变量：通过配置文件（如 ~/.bashrc、~/.zshrc）设置，每次启动 Shell 时自动加载。

二、常见环境变量

变量名	说明
PATH	命令的搜索路径，用冒号 : 分隔目录。
HOME	当前用户的主目录（如 /home/username）。
USER	当前用户名。
SHELL	当前使用的 Shell 路径（如 /bin/bash）。
PWD	当前工作目录的绝对路径。
OLDPWD	上一个工作目录的绝对路径。
TERM	终端类型（如 xterm-256color）。
LANG	语言环境设置（如 en_US.UTF-8）。
EDITOR	默认文本编辑器（如 vim）。
PS1	主提示符（如 [user@host ~]$）。

三、环境变量的操作

1. 查看环境变量

• 查看所有环境变量：

  env         # 显示所有环境变量
  printenv    # 同上
  

• 查看单个环境变量：

  echo $PATH    # 输出 PATH 变量的值
  

2. 设置环境变量

• 临时设置（仅当前 Shell 会话有效）：

  export VAR_NAME=value
  

  示例：

  export GREETING="Hello, World!"
  echo $GREETING  # 输出 Hello, World!
  

• 永久设置（需写入配置文件）：

  • Bash 用户：编辑 ~/.bashrc 或 ~/.bash_profile。

    nano ~/.bashrc
    # 添加以下行
    export PATH=$PATH:/your/custom/path
    

  • Zsh 用户：编辑 ~/.zshrc。

    nano ~/.zshrc
    # 添加以下行
    export PATH=$PATH:/your/custom/path
    

  • 全局设置：编辑 /etc/profile 或 /etc/environment（需管理员权限）。

• 使配置生效：

  source ~/.bashrc    # 或 source ~/.zshrc
  

3. 删除环境变量

unset VAR_NAME

示例：

unset GREETING
echo $GREETING  # 输出空

4. 只读环境变量

readonly VAR_NAME

示例：

export PI=3.14
readonly PI
PI=3.1415       # 错误：只读变量不能修改

四、环境变量的作用域

1. Shell 内部变量

   • 仅在当前 Shell 中有效，未通过 export 导出的变量不会传递给子进程。

   VAR="local"
   echo $VAR     # 输出 local
   bash -c 'echo $VAR'  # 输出空（子进程未继承）
   

2. 环境变量

   • 通过 export 导出后，会传递给子进程。

   export VAR="global"
   echo $VAR     # 输出 global
   bash -c 'echo $VAR'  # 输出 global
   

五、PATH 变量详解

PATH 是最重要的环境变量之一，决定了 Shell 如何查找命令。

1. 查看 PATH

echo $PATH
# 输出示例：/usr/local/bin:/usr/bin:/bin

2. 修改 PATH

• 临时添加路径：

  export PATH=$PATH:/your/custom/path
  

• 永久添加路径：
  将上述命令写入 ~/.bashrc 或 ~/.zshrc，然后执行 source。

3. 示例：添加自定义脚本路径

假设用户有一个自定义脚本 ~/scripts/hello.sh，希望全局可用：

# 编辑配置文件
echo 'export PATH=$PATH:~/scripts' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc

# 验证
hello.sh  # 应直接执行脚本

六、环境变量的使用技巧

1. 变量替换与字符串操作

   • 默认值：

     echo ${EDITOR:-nano}  # 如果 EDITOR 未定义，使用 "nano"
     

   • 截取字符串：

     path="/home/user/docs"
     echo ${path##*/}     # 输出 "docs"（从左删除最长匹配）
     echo ${path%/*}      # 输出 "/home/user"（从右删除最短匹配）
     

2. 调试环境变量

   • 启用调试模式：

     set -x  # 显示执行的命令和变量值
     

   • 禁用调试模式：

     set +x
     

3. 环境变量继承

   • 子进程会继承父进程的环境变量，但修改子进程的变量不会影响父进程。

   export VAR="parent"
   bash -c 'VAR="child"; echo $VAR'  # 输出 "child"
   echo $VAR  # 输出 "parent"
   

七、常见问题与解决方案

1. 命令找不到（Command Not Found）

   • 原因：目标命令的路径未加入 PATH。
   • 解决：检查 PATH 并添加相应目录。

     export PATH=$PATH:/usr/local/bin
     

2. 环境变量未生效

   • 原因：未正确导出或未重新加载配置文件。
   • 解决：

     export VAR_NAME=value
     source ~/.bashrc  # 或重新启动终端
     

3. 环境变量冲突

   • 原因：多个配置文件（如 .bashrc 和 .bash_profile）定义了相同的变量。
   • 解决：检查并统一配置文件中的变量定义。

4. 只读变量修改失败

   • 原因：尝试修改只读变量。
   • 解决：先 unset 再重新定义（需谨慎）。

     unset PI
     export PI=3.1415
     

八、环境变量的持久化配置

Shell 类型	配置文件	说明
Bash	~/.bashrc	用户级，交互式非登录 Shell
Bash	~/.bash_profile	用户级，登录 Shell
Zsh	~/.zshrc	用户级，交互式 Shell
全局	/etc/profile	系统级，所有用户共用
全局	/etc/environment	系统级，格式为 VAR=value

示例：在 .bashrc 中添加环境变量

# 打开配置文件
nano ~/.bashrc

# 添加以下行
export JAVA_HOME=/usr/lib/jvm/java-11-openjdk
export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH

# 保存并退出，然后执行
source ~/.bashrc

九、高级用法

1. 条件设置环境变量

   if [ "$OSTYPE" = "darwin"* ]; then
     export PATH="/usr/local/bin:$PATH"
   fi
   

2. 动态环境变量

   export TIMESTAMP=$(date +%Y%m%d)
   echo "Backup file: backup_$TIMESTAMP.tar.gz"
   

3. 嵌套变量

   export BASE_DIR=/home/user
   export LOG_DIR=$BASE_DIR/logs
   echo $LOG_DIR  # 输出 /home/user/logs