关于环境变量的不完整总结

这篇文章最后更新的时间在六个月之前，文章所叙述的内容可能已经失效，请谨慎参考！

环境变量是什么

环境变量（environment variables）

现代操作系统都有环境变量
环境变量是键值对
环境变量的键值都是字符串
程序可以通过系统 API 访问环境变量
环境变量最早出现在 Version 7 Unix ，然后后续的操作系统都继承了这样的设计
环境变量是进程运行环境的一部分
- 例如，正在运行的进程可以查询 TEMP 环境变量的值以发现存储临时文件的合适位置，
- 或者查询 HOME 或 USERPROFILE 变量的值以查找运行该进程的用户所拥有的目录结构。
每个进程都有自己单独的环境变量
环境变量可以修改，但一般只能在当前进程或子进程生效
环境变量由父进程设置
- 默认情况下会复制父进程的环境变量
- 父进程也可以单独地设置子进程的环境变量
环境变量的作用
- 让进程知道当前的运行环境
- 把数据传递给子进程
- 存储临时数据
环境变量的作用域
- 当前进程
  - 当前终端的环境变量实质上就是当前 shell 的环境变量，也是进程的作用域
- 当前用户
- 全局
常见的环境变量
- PATH: 列出 shell 搜索用户输入的执行命令所在的目录。
- HOME: (类Unix系统) 和 userprofile (Microsoft Windows) 表示用户的家目录在文件系统中的位置。
- TEMP: 进程可以存储临时文件的位置。
- JAVA_HOME: jdk 目录的路径
伪环境变量 pseudo environment variables
- 并不真正存储在环境中，而是在请求时计算的
- 例如 cmd 里的 %CD% %DATE% ， bash 里的 $RANDOM
- 伪环境变量好像只能在 shell 里使用，笔者虽然没有找到更多的资料，但实践的结果确实是这样
  - powershell 里没有 cmd 里的伪环境变量，~~猜测是使用cmd-let替代了~~

在 Unix 系统通过初始化脚本启动时，环境变量通常会在此时被初始化，因此会被系统中的其它进程所继承。

在 Windows 系统中，环境变量存储在 Windows 注册表中。

环境变量保存在这几个位置，大多数情况下只需要修改 CurrentControlSet 就可以了
- HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\Environment
- HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Control\Session Manager\Volatile Environment
- HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\ControlSet001\Control\Session Manager\Environment
- HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\ControlSet001\Control\Session Manager\Volatile Environment
- HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\ControlSet002\Control\Session Manager\Environment
- HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\ControlSet002\Control\Session Manager\Volatile Environment
- HKEY_USERS\用户的sid\Environment
- HKEY_USERS\用户的sid\Volatile Environment
大多数情况下关注 Environment 就可以了
Volatile Environment 是一些和用户相关的变量，会跟随用户改变而改变，例如 userprofile
对于环境变量而言，注册表中有两种类型
- REG_SZ
- REG_EXPAND_SZ
- 具体区别是
  - REG_SZ 类型的键值中存在的可扩展占位符 %xxx% 不会被系统解释；
  - REG_EXPAND_SZ 类型的键值中存在的 %xxx% 的部分会被系统解释。
- 好像是只要用户新建或修改过的环境变量，类型都会是 REG_EXPAND_SZ
可以通过直接读写注册表里的值来修改环境变量 ~~（可能会因为权限不足而失败）~~

在 cmd 里操作环境变量

查看全部环境变量
```
set
```
设置环境变量
```
set example=testvar
```
输出环境变量
```
echo %path%
```
- 访问环境变量和访问普通变量是一样的
- 环境变量名大小写不敏感
删除环境变量
```
set example=
```
修改环境变量
- 可以直接覆盖原本的环境变量
- 可以先删除再新建
给 path 添加新的路径
```
set path=%path%;C:\Tools
```

cmd 里修改环境变量只影响当前的进程

在 powershell 里操作环境变量

PowerShell 提供了几种不同的方法来使用和管理环境变量

使用 variable 语法
cmdlet
.NET 类

使用 variable 语法

查看全部环境变量
```
ls Env:
```
设置环境变量
```
$Env:example = "testvar"
```
输出环境变量
```
echo $Env:example
```
- 访问环境变量和访问普通变量是一样的
- 环境变量名大小写不敏感
删除环境变量
```
del Env:example
```
修改环境变量
- 可以直接覆盖原本的环境变量
- 可以先删除再新建
给 path 添加新的路径
```
$Env:Path += ';C:\Tools'
```

cmdlet

查看全部环境变量
```
Get-Item -Path Env:\*
```

设置环境变量

New-Item -Path Env: -Name example -Value 'testvar'
或
Set-Item -Path Env:example -Value 'testvar'

输出环境变量

Get-Item -Path Env:\example
Get-Item -Path Env:\example | Select-Object -Property Value
Get-Item -Path Env:\example | Select-Object -ExpandProperty Value

删除环境变量
```
Remove-Item -Path Env:example
```

修改环境变量

修改值
Set-Item -Path Env:example -Value 'testvar2'
重命名
Rename-Item -Path Env:example -NewName example

给 path 添加新的路径

Set-Item -Path Env:\Path -Value $Env:Path';C:\Tools'
Set-Item -Path Env:\Path -Value ((Get-Item -Path Env:\Path | Select-Object -ExpandProperty Value)+';C:\Tools')

.NET 类

查看全部环境变量

[Environment]::GetEnvironmentVariables()

设置环境变量

[Environment]::SetEnvironmentVariable('example', 'testvar')

输出环境变量

[Environment]::GetEnvironmentVariable('example')

删除环境变量

[Environment]::SetEnvironmentVariable('example', '')

修改环境变量
- 可以直接覆盖原本的环境变量
- 可以先删除再新建

给 path 添加新的路径

[Environment]::SetEnvironmentVariable('path', [Environment]::GetEnvironmentVariable('path') + ';C:\Tools')

保存环境变量的修改

Environment 能修改全局的或当前用户的环境变量，其它两种方法在默认情况下都是修改当前进程的环境变量。修改全局的环境变量可能会遇到权限的问题。

[Environment]::SetEnvironmentVariable('example', 'testvar', [EnvironmentVariableTarget]::Process)
[Environment]::SetEnvironmentVariable('example', 'testvar', [EnvironmentVariableTarget]::User)
[Environment]::SetEnvironmentVariable('example', 'testvar', [EnvironmentVariableTarget]::Machine)

在 windows 修改环境变量最保险的方式还是通过这里修改

此电脑 -> 属性 -> 高级系统设置 -> 环境变量

使用 wmic 操作环境变量

查看全部环境变量

wmic ENVIRONMENT
wmic ENVIRONMENT where "username='<system>'"

设置环境变量

wmic ENVIRONMENT create name="JAVA_HOME",username="<system>",VariableValue="%javaPath%"

输出环境变量

wmic ENVIRONMENT where "name='Path' and username='<system>'"

删除环境变量

wmic ENVIRONMENT where "name='JAVA_HOME' and username='<system>'" delete

使用 wmic 修改环境变量时要注意作用域，如果没有指定 username ，可能会把所有用户和系统全局的环境变量一起修改。

~~其实 windows 里还有很多奇技淫巧可以修改环境变量~~

在 bash 里操作环境变量

查看全部环境变量
```
printenv
或
export -p
```
设置环境变量
```
export example=testvar
```
输出环境变量
```
echo $PATH
或
printenv PATH
```
- 访问环境变量和访问普通变量是一样的
- 环境变量名大小写敏感
删除环境变量
```
export -n example
```
修改环境变量
- 可以直接覆盖原本的环境变量
- 可以先删除再新建
给 path 添加新的路径
```
export PATH=$PATH:/usr/local/nginx/sbin
```
- 在 Linux 或 macOS 上，使用冒号 (:) 而不是分号 (;)

保存环境变量的修改

bash 修改的环境变量只在当前 shell 有效， shell 关闭后就会失效
修改用户的环境变量
1. 修改这个文件
```
~/.bashrc
```
2. 修改环境变量时，大致需要这样修改，因为是脚本文件所以就是在脚本里添加 export 命令来修改环境变量
```
# 添加一个新的环境变量
export example=testvar
# 给 path 添加新的路径
export PATH=$PATH:/usr/local/nginx/sbin
```
3. 修改 ~/.bashrc 后，运行这句命令就能生效
```
source ~/.bashrc
```
修改系统的环境变量
1. 修改这个文件
```
/etc/bashrc (redhat)
/etc/bash.bashrc (debian)
```
2. 又或者直接修改这个文件 /etc/environment
  - /etc/environment 是纯文本文件，不是脚本，不能用变量
  - /etc/bash.bashrc ， /etc/profile 这类是 shell 脚本
3. 修改系统的环境变量则需要重启系统才能生效
4. 修改这个文件 /etc/profile 也可以达到类似的效果
  - /etc/profile 是用户登录时执行的脚本
  - ~~（但这里其实是有一点坑的，因为有些 shell 脚本执行时可能不需要登录用户）~~
liunx 环境变量的修改本质上是修改各种配置脚本
- 各种配置脚本有不一样的加载顺序（可以参考这篇文章《终端，控制台和外壳》）
- 各种配置脚本在不同的发行版里可能会有不同的文件名
- source 命令的作用是在当前 shell 中执行脚本，不会启动新的 shell
- export 命令的作用是设置或显示环境变量， export 可新增，修改或删除环境变量，供后续执行的程序使用

在 c 语言里操作环境变量

c 里有一系列的函数来操作环境变量

char *getenv(const char *name);
int putenv(char *string);
int setenv(const char *envname, const char *envval, int overwrite);
int unsetenv(const char *name);
char *secure_getenv(const char *name);
int clearenv(void);

这些函数都在在头文件 stdlib.h 中声明
全局变量 char **environ 和 main 函数的第三个参数 char* envp[] 都保存有完整的环境变量
- 全局变量 char **environ 在头文件 unistd.h 中声明
只有 getenv 是 ascii c
putenv, setenv, unsetenv 这三个函数和 environ envp 都是来自 posix
secure_getenv 和 clearenv 来自 gun c
笔者其实没多少心思区分哪个函数来自哪个标准，反正用 gcc 编译时都能用。

例子

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
extern char **environ;
int main(int argc, char* argv[], char* envp[])
{
    for (int i = 0; envp[i] != NULL; ++i)
    {
        printf("%s\n", envp[i]);
    }
    printf("****\n");

    for (char **var = environ; *var != NULL; ++var)
    {
        printf("%s\n", *var);
    }
    printf("****\n");
    
    printf("%s\n", getenv("PATH"));
    printf("****\n");
    
    putenv("TEST=123");
    printf("%s\n", getenv("TEST"));
    printf("****\n");

    int overwrite = 1;
    setenv("TEST", "321", overwrite);
    printf("%s\n", getenv("TEST"));
    printf("****\n");
    
    unsetenv("TEST");

    clearenv();

    return 0;
}

其它语言操作环境变量也会有相应的语法，只要看一下文档就好了。

查看某个进程的环境变量

linux

cat /proc/<pid>/environ
cat /proc/360/environ
cat /proc/25999/environ | tr '\0' '\n'

windows
- 使用这个工具 https://docs.microsoft.com/zh-cn/sysinternals/downloads/process-explorer
- 这个 api 也可以，但好像只能在进程内部调用，不能查询到其它进程的环境变量
  - https://docs.microsoft.com/en-us/windows/win32/api/processenv/nf-processenv-getenvironmentstrings
- 使用 windbg 中的 !peb 命令也可以查看到对应进程的环境变量
- 互联网上还有一些方法是直接读取进程的 PEB(process environment block) ，这样的方式会比较复杂
  - https://www.codeproject.com/Articles/25647/Read-Environment-Strings-of-Remote-Process
  - 可以参考这篇文章《Windows 下通过 PEB 读取进程的环境变量》

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