Linux 环境变量：从基础到高级用法

介绍

欢迎来到这个关于 Linux 环境变量的动手实验！环境变量是动态值，可以影响计算机上运行进程的行为。它们在系统配置和程序执行中起着至关重要的作用。通过掌握环境变量，你将获得 Linux 系统管理和软件开发的基本技能。

在本实验中，你将学习如何创建、查看、修改和删除环境变量。我们还将探讨如何使这些更改永久生效，并了解 Linux 中一些最重要的内置环境变量。无论你是初学者还是希望巩固理解，本实验都将提供宝贵的动手经验。

让我们开始吧！

理解 Linux 中的变量

在我们深入探讨环境变量之前，让我们先从基本的 shell 变量开始。这将帮助你理解 Linux 中变量的概念。

打开你的终端。你应该在 /home/labex/project 目录中。如果不在，可以使用以下命令切换到该目录：
```
cd /home/labex/project
```
现在，让我们创建一个简单的 shell 变量。在 Linux 中，你可以通过将一个值赋给一个名称来创建变量。让我们创建一个名为 my_var 的变量：
```
my_var="Hello, Linux"
```
重要提示： 在 Bash（以及本实验中使用的 Zsh）中赋值变量时，等号（=）周围不能有空格。my_var = "Hello, Linux" 或 my_var= "Hello, Linux" 会导致错误。
要查看变量的值，我们使用 echo 命令，并在变量名前加上 $。$ 告诉 shell 替换变量的值：
```
echo $my_var
```
你应该会看到输出：
```
Hello, Linux
```
你也可以在其他命令或赋值中使用变量。例如：
```
echo "The value of my_var is: $my_var"
```
这将输出：The value of my_var is: Hello, Linux

干得好！你刚刚创建并使用了你的第一个 shell 变量。然而，这个变量仅在当前 shell 会话中可用。如果你打开一个新的终端窗口或标签页，这个变量将不可用。这就是环境变量的用武之地。

环境变量简介

现在我们已经理解了基本的变量，接下来让我们探索环境变量。环境变量是 shell 的任何子进程都可以访问的变量。这意味着它们可以被从该 shell 运行的脚本和程序访问。

要查看所有当前的环境变量，可以使用 env 命令：
```
env
```
这将显示一长串变量。如果你还不理解所有这些变量，不用担心——我们稍后会介绍一些最重要的变量。
最重要的环境变量之一是 PATH。让我们来看一下它：
```
echo $PATH
```
PATH 变量列出了系统查找可执行程序的目录。每个目录之间用冒号（:）分隔。
现在，让我们创建自己的环境变量。我们使用 export 命令来创建环境变量：
```
export MY_ENV_VAR="This is an environment variable"
```
export 命令使变量对子进程可用。这是 shell 变量和环境变量之间的关键区别。
为了说明这种区别，让我们创建一个 shell 脚本，尝试访问一个普通的 shell 变量和一个环境变量：
```
echo '#!/bin/bash
echo "Shell variable: $my_var"
echo "Environment variable: $MY_ENV_VAR"' > test_vars.sh
```
使脚本可执行：
```
chmod +x test_vars.sh
```
现在运行脚本：
```
./test_vars.sh
```
你应该会看到环境变量（MY_ENV_VAR）是可访问的，而 shell 变量（my_var）则不可访问。这是因为 my_var 没有被导出，所以子进程（如脚本）不知道它的存在。
为了验证 MY_ENV_VAR 现在是一个环境变量，我们可以再次使用 env 命令，但这次我们会使用 grep 过滤输出：
```
env | grep MY_ENV_VAR
```
你应该会在输出中看到你的新变量。
你也可以直接检查新环境变量的值：
```
echo $MY_ENV_VAR
```

太棒了！你现在已经创建了你的第一个环境变量，并看到了它与 shell 变量的区别。关键区别在于，使用 export 创建的环境变量对子进程可用，而 shell 变量则不可用。

环境变量和 shell 变量各自有自己的作用域。当你导出一个变量（例如，export MY_ENV_VAR="something"），它对从该 shell 启动的任何子进程（例如，由同一 shell 运行的 shell 脚本）都可用。然而，如果你打开一个完全独立的 shell 会话，它不会继承当前 shell 的变量，除非你在启动文件（如 .zshrc 或 .bashrc）中专门设置了它们。

换句话说：

普通的 shell 变量仅在当前会话中可见。
导出的变量对从该会话启动的子进程可用。
在 shell 启动文件（如 .zshrc）中设置的变量会应用于该 shell 的所有新会话。

你无法直接读取另一个用户或另一个 shell 的变量，因为每个进程都维护自己的环境。如果你启动一个新的 shell，它会获得父 shell 导出的变量的副本，但不会获得仅在原始 shell 中设置而未使用 export 的变量。

我们将在接下来的步骤中学习如何永久设置环境变量。

修改 PATH 环境变量

PATH 变量是 Linux 中最重要的环境变量之一。它告诉系统在哪里查找可执行文件。让我们修改它，以包含一个新目录。

首先，让我们创建一个新目录，用于存储自定义脚本：
```
mkdir ~/my_scripts
```
这会在你的主目录中创建一个名为 my_scripts 的目录。~ 符号是你主目录路径的快捷方式，在本实验中是 /home/labex。
现在，让我们将这个新目录添加到你的 PATH 中。我们将使用 export 命令，但这次是修改一个现有的变量：
```
export PATH="$PATH:$HOME/my_scripts"
```
让我们分解一下：
- $PATH 是当前 PATH 环境变量的值。我们使用现有值并对其进行扩展。
- : 用于分隔 PATH 中的目录。如果省略冒号，shell 将无法在你添加的目录中找到可执行文件。
- $HOME 是一个指向你主目录的环境变量（在本例中再次是 /home/labex）。
- 因此，我们将 :$HOME/my_scripts 附加到现有的 PATH 中。这告诉系统在搜索原始 PATH 中的目录之后，还要在 my_scripts 中查找可执行文件。
验证新目录是否已添加：
```
echo $PATH
```
你应该会在输出的末尾看到 /home/labex/my_scripts。如果它不在末尾，你可能以不同的方式修改了它，这没关系，但你的 PATH 中仍然应该包含 /home/labex/my_scripts 路径。
为了测试这一点，让我们在新目录中创建一个简单的脚本：
```
echo '#!/bin/bash
echo "Hello from my custom script!"' > ~/my_scripts/hello.sh
```
这会在 ~/my_scripts 目录中创建一个名为 hello.sh 的 shell 脚本。第一行 #!/bin/bash 告诉系统这是一个 bash 脚本，允许它作为程序执行。
使脚本可执行：
```
chmod +x ~/my_scripts/hello.sh
```
chmod +x 命令为脚本添加执行权限，允许它作为程序运行。如果你不执行此步骤，当你尝试执行脚本时，会收到“权限被拒绝”的错误。
现在，你应该能够通过直接输入脚本名称从任何地方运行它：
```
hello.sh
```
如果一切正常，你应该会看到：Hello from my custom script!

这是因为我们将 my_scripts 目录添加到了 PATH 中。当你输入一个命令时，shell 会按顺序在 PATH 列出的每个目录中查找具有该名称的可执行文件。通过将 my_scripts 添加到 PATH，我们告诉 shell 也要在那里查找可执行文件。

为了演示这一点，尝试切换到另一个目录并再次运行脚本：

cd /tmp
hello.sh

你会看到脚本仍然可以运行，即使你不在脚本所在的目录中。这就是 PATH 变量的强大之处——它允许你从系统中的任何地方运行可执行文件，只要它们位于 PATH 列出的目录中。

干得好！你已经成功修改了 PATH 环境变量，并创建了一个可以从任何地方运行的自定义脚本。

使环境变量永久生效

我们设置的环境变量会在你关闭终端时丢失。为了使它们永久生效，我们需要将它们添加到 shell 配置文件中。具体文件取决于你使用的 shell。

在本实验环境中，我们使用的是 Z shell（zsh），它是 Bourne Shell（sh）的扩展版本，具有许多改进，包括 Bash、ksh 和 tcsh 的一些功能。Zsh 越来越受欢迎，现在已成为 macOS 的默认 shell。

如果你使用的是 Bash（在许多 Linux 发行版中仍然是默认 shell），你需要修改 .bashrc。然而，由于我们使用的是 Zsh，我们将修改 .zshrc。使用正确的文件非常重要。如果你在使用 zsh 时修改了 .bashrc，变量将不会被设置。

使用文本编辑器打开主目录中的 .zshrc 文件。我们将使用 nano，这是一个简单的基于终端的文本编辑器：
```
nano ~/.zshrc
```
此命令会打开 ~/.zshrc 文件，其中 ~ 再次是你主目录 /home/labex 的快捷方式。如果 .zshrc 文件不存在，nano 会创建一个新文件。每次启动新的终端会话时，都会执行此文件。
滚动到文件底部（可以使用箭头键），并添加以下行：
```
export MY_ENV_VAR="This is an environment variable"
export PATH="$PATH:$HOME/my_scripts"
```
确保将这些行添加到文件的底部。确保拼写和语法正确，尤其是 = 符号周围没有空格。
保存文件并退出编辑器。在 nano 中，你可以通过按 Ctrl+X，然后按 Y（保存），最后按 Enter 来完成。
要在不重启终端的情况下应用这些更改，请使用 source 命令：
```
source ~/.zshrc
```
source 命令从指定的文件中读取并执行命令，并在当前 shell 环境中生效。这与使用 bash ~/.zshrc 简单地执行文件不同，后者会在新的 shell 中运行脚本，而不会影响当前的 shell。source 在当前 shell 中运行它，因此你的更改会立即生效。如果你跳过此步骤，你的更改将不会在当前终端中生效，你必须关闭并重新打开终端才能看到更改。

现在，每次打开新终端时，这些环境变量都会被设置。这对于一致地设置你的开发环境非常有用。

理解重要的环境变量

Linux 有几个内置的环境变量，它们对系统操作至关重要。让我们来探索其中的一些：

HOME：指向当前用户的主目录。
```
echo $HOME
```
USER：包含当前用户的用户名。
```
echo $USER
```
SHELL：指定用户的默认 shell。
```
echo $SHELL
```
PWD：代表“Print Working Directory”（打印工作目录）。它包含当前目录的路径。
```
echo $PWD
```
TERM：指定运行 shell 时要模拟的终端类型。
```
echo $TERM
```

理解这些变量可以帮助你更好地导航和控制你的 Linux 环境。

取消设置环境变量

有时，你可能需要移除一个环境变量。这可以通过 unset 命令来完成。

首先，让我们检查 MY_ENV_VAR 是否仍然设置：
```
echo $MY_ENV_VAR
```
你应该会看到我们之前设置的值。
要取消设置（移除）这个变量，使用 unset 命令：
```
unset MY_ENV_VAR
```
验证变量是否已被取消设置：
```
echo $MY_ENV_VAR
```
你应该看不到任何输出，这表明该变量已不存在。
你也可以使用 unset 的 -v 选项，以确保你取消设置的是变量而不是 shell 函数：
```
unset -v MY_ENV_VAR
```
这将与直接运行 unset MY_ENV_VAR 产生相同的结果。

请记住，如果你已将变量添加到 .zshrc 文件中，下次打开终端或重新加载 .zshrc 文件时，它将被重新创建。

总结

恭喜你！你已经完成了这个关于 Linux 环境变量的全面实验。让我们回顾一下你所学到的内容：

你创建并访问了简单的 shell 变量，理解了它们的作用域。
你学习了环境变量及其与 shell 变量的区别，特别是它们对子进程的可访问性，以及 export 命令在此过程中的关键作用。
你修改了重要的 PATH 变量，以包含一个自定义目录，从而允许你从系统中的任何位置运行脚本，并了解了使用冒号 : 分隔条目的重要性。
你通过将环境变量添加到 .zshrc 中使其永久生效，理解了 Bash 和 Zsh shell 配置之间的区别，以及使用 source 应用更改的重要性。
你探索了 Linux 中一些最重要的内置环境变量。
最后，你学习了如何使用 unset 命令取消设置（移除）环境变量。

这些技能对于 Linux 系统管理和软件开发至关重要。环境变量使你能够灵活地配置系统和应用程序。随着你继续使用 Linux，你会发现环境变量在脚本编写、开发和系统配置中的无数用途。

记住，熟能生巧。尝试为不同的目的创建自己的环境变量，并探索各种应用程序和脚本如何使用环境变量来控制其行为。祝你学习愉快！