環境變量與文件查找

實驗介紹

本節實驗介紹環境變量的作用與用法，及幾種搜索文件的方法。學會這些技巧高效地使用 linux。

一、環境變量

1.變量

要解釋環境變量，得先明白變量是什么，準確的說應該是 Shell 變量，所謂變量就是計算機中用于記錄一個值（不一定是數值，也可以是字符或字符串）的符號，而這些符號將用于不同的運算處理中。通常變量與值是一對一的關系，可以通過表達式讀取它的值賦值給其它變量，也可以直接指定數值賦值給任意變量。為了便于運算和處理，大部分的編程語言會區分變量的類型，用于分別記錄數值、字符或者字符串等等數據類型。Shell 中的變量也基本如此，有不同類型（但不用專門指定類型名），可以參與運算，有作用域限定。

變量的作用域即變量的有效范圍（比如一個函數中、一個源文件中或者全局范圍），在該范圍內只能有一個同名變量。一旦離開則該變量無效，如同不存在這個變量一般。

在 Shell 中如何創建一個變量，如何給變量賦值和如何讀取變量的值呢？這部分內容會在bash 腳本編程這門課中詳細介紹，這里我簡單舉例說明一下：

使用declare命令創建一個變量名為 tmp 的變量：

$ declare tmp
其實也可以不用 declare 預聲明一個變量，直接即用即創建，這里只是告訴你 declare 的作用，這在創建其它指定類型的變量（如數組）時會用到。
使用=號賦值運算符為變量 tmp 賦值為 shiyanlou：
$ tmp=shiyanlou
讀取變量的值，使用echo命令和$符號（$符號用于表示引用一個變量的值，初學者經常會忘記輸入）：
$ echo $tmp
注意:關于變量名，并不是任何形式的變量名都是可用的，變量名只能是英文字母,數字或者下劃線，且不能以數字作為開頭。
2.環境變量
簡單理解了變量的概念，就很好解釋環境變量了，環境變量就是作用域比自定義變量要大，如Shell 的環境變量作用于自身和它的子進程。在所有的 UNIX 和類 UNIX 系統中，每個進程都有其各自的環境變量設置，且默認情況下，當一個進程被創建時，處理創建過程中明確指定的話，它將繼承其父進程的絕大部分環境設置。Shell 程序也作為一個進程運行在操作系統之上，而我們在 Shell中運行的大部分命令都將以 Shell 的子進程的方式運行。
通常我們會涉及到的環境變量有三種：
當前 Shell 進程私有用戶自定義變量，如上面我們創建的 temp 變量，只在當前 Shell 中有效。Shell 本身內建的變量。從自定義變量導出的環境變量。
也有三個與上述三種環境變量相關的命令，set，env，export。這三個命令很相似，都可以用于打印相關環境變量,區別在于涉及的是不同范圍的環境變量，詳見下表：
命令
說明
set
顯示當前 Shell 所有環境變量，包括其內建環境變量（與 Shell 外觀等相關），用戶自定義變量及導出的環境變量
env
顯示與當前用戶相關的環境變量，還可以讓命令在指定環境中運行
export
顯示從 Shell 中導出成環境變量的變量，也能通過它將自定義變量導出為環境變量
你可以更直觀的使用vimdiff工具比較一下它們之間的差別：
$ temp=shiyanlou$ export temp_env=shiyanlou$ env|sort>env.txt$ export|sort>export.txt$ set|sort>set.txt
上述操作將命令輸出通過管道|使用sort命令排序，再重定向到對象文本文件中。
$ vimdiff env.txt export.txt set.txt
使用vimdiff工具比較導出的幾個文件的內容。
關于環境變量，可以簡單的理解成在當前進程的子進程是否有效，有效則為環境變量，否則不是（有些人也將所有變量統稱為環境變量，只是以全局環境變量和局部環境變量進行區分，我們只要理解它們的實質區別即可）。我們這里用export命令來體會一下，先在 Shell 中設置一個變量temp=shiyanlou，然后再新創建一個子 Shell 查看temp變量的值：
注意：為了與普通變量區分，通常我們習慣將環境變量名設為大寫
3.命令的查找路徑與順序
你可能很早之前就有疑問，我們在 Shell 中輸入一個命令，Shell 是怎么知道在哪去找到這個命令然后執行的呢？這是通過環境變量PATH來進行搜索的，熟悉 Windows 的用戶可能知道 Windows 中的也是有這么一個 PATH 環境變量。這個PATH里面就保存了Shell中執行的命令的搜索路徑。
查看PATH環境變量的內容：
$ echo $PATH
默認情況下你會看到如下輸出：
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games
如果你還記得我們在 Linux 目錄結構那一節的內容，你就應該知道上面這些目錄下放的是哪一類文件了。通常這一類目錄下放的都是可執行文件，當我們在 Shell 中執行一個命令時，系統就會按照 PATH 中設定的路徑按照順序依次到目錄中去查找，如果存在同名的命令，則執行先找到的那個。
下面我們將練習創建一個最簡單的可執行 Shell 腳本和一個使用 C 語言創建的"hello world"程序，如果這兩部分內容你之前沒有學習過，那么你可以進行一個入門學習： C 語言入門教程 高級 Bash 腳本編程指南 Linux Shell Scripting Tutorial (LSST) v2.0
創建一個 Shell 腳本文件：
$ vim hello_shell.sh
在腳本中添加如下內容，保存并退出（注意不要省掉第一行，這不是注釋，論壇有用戶反應會有語法錯誤，就是因為沒有了第一行）：
#!/bin/bashfor ((i=0; i<10; i++));do    echo "hello shell"doneexit 0
為文件添加可執行權限：
$ chmod 755 hello_shell.sh
執行腳本
$ ./hello_shell.sh
創建一個 C 語言"hello world"程序：
$ vim hello_world.c
#include <stdio.h>int main(void){    PRintf("hello world!/n");    return 0;}
使用 gcc 生成可執行文件：
$ gcc -o hello_world hello_world.c
gcc 生成二進制文件默認具有可執行權限，不需要修改
在 shiyanlou 家目錄創建一個mybin目錄，并將上述 hello_shell.sh 和 hello_world 文件移動到其中：
$ mkdir mybin$ mv hello_shell.sh hello_world mybin/
現在你可以在mybin目錄中分別運行你剛剛創建的兩個程序：
$ cd mybin$ ./hello_shell.sh$ ./hello_world
回到上一級目錄，也就是shiyanlou家目錄，當再想運行那兩個程序時，會發現提示命令找不到，除非加上命令的完整路徑，但那樣很不方便，如何做到想使用系統命令一樣執行自己創建的腳本文件或者程序呢？那就要將命令所在路徑添加到PATH環境變量了。
4.添加自定義路徑到“PATH”環境變量
在前面我們應該注意到PATH里面的路徑是以：作為分割符，所以我們可以這樣添加自定義路徑：
$ PATH=$PATH:/home/shiyanlou/mybin
注意這里一定要使用絕對路徑
現在你就可以在其他任意目錄執行那兩個命令了（注意需要去掉前面的./）。你可能會意識到這樣還并沒有很好的解決問題，因為我給 PATH 環境變量追加了一個路徑，它也只是在當前 Shell 有效，我一旦退出終端，再打開就會發現又失效了。有沒有方法讓添加的環境變量全局有效？或者每次啟動 Shell 時自動執行上面添加自定義路徑到 PATH 的命令？下面我們就來說說后一種方式——讓它自動執行。
在每個用戶的 home 目錄中有一個 Shell 每次啟動時會默認執行一個配置腳本，以初始化環境，包括添加一些用戶自定義環境變量等等。zsh 的配置文件是.zshrc，相應 Bash 的配置文件為.bashrc。它們在etc下還都有一個或多個全局的配置文件，不過我們一般只修改用戶目錄下的配置文件。
我們可以簡單的使用下面命令直接添加內容到.zshrc中：
$ echo "PATH=$PATH:/home/shiyanlou/mybin" >> .zshrc
上述命令中>>表示將標準輸出以追加的方式重定向到一個文件中，注意前面用到的>是以覆蓋的方式重定向到一個文件中，使用的時候一定要注意分辨。在指定文件不存在的情況下都會創建新的文件。
5.修改和刪除已有變量
變量修改
變量的修改有以下幾種方式：
變量設置方式
說明
${變量名#匹配字串}
從頭向后開始匹配，刪除符合匹配字串的最短數據
${變量名##匹配字串}
從頭向后開始匹配，刪除符合匹配字串的最長數據
${變量名%匹配字串}
從尾向前開始匹配，刪除符合匹配字串的最短數據
${變量名%%匹配字串}
從尾向前開始匹配，刪除符合匹配字串的最長數據
${變量名/舊的字串/新的字串}
將符合舊字串的第一個字串替換為新的字串
${變量名//舊的字串/新的字串}
將符合舊字串的全部字串替換為新的字串
比如要修改我們前面添加到 PATH 的環境變量。為了避免操作失誤導致命令找不到，我們先將 PATH 賦值給一個新的自定義變量 path：
$ path=$PATH$ echo $path$ path=${path%/home/shiyanlou/mybin}# 或使用通配符,*表示任意多個任意字符$ path=${path%*/mybin}
變量刪除
可以使用unset命令刪除一個環境變量：
$ unset temp
6.如何讓環境變量立即生效
在上面我們在 Shell 中修改了一個配置腳本文件之后（比如 zsh 的配置文件 home 目錄下的.zshrc），每次都要退出終端重新打開甚至重啟主機之后其才能生效，很是麻煩，我們可以使用source命令來讓其立即生效，如：
$ source .zshrc
source命令還有一個別名就是.，注意與表示當前路徑的那個點區分開，雖然形式一樣，但作用和使用方式一樣，上面的命令如果替換成.的方式就該是
$ . ./.zshrc
注意第一個點后面有一個空格，而且后面的文件必須指定完整的絕對或相對路徑名，source 則不需要。
二、搜索文件
與搜索相關的命令常用的有如下幾個whereis,which,find,locate。
whereis簡單快速
$whereis who
你會看到它找到了三個路徑，兩個可執行文件路徑和一個 man 在線幫助文件所在路徑，這個搜索很快，因為它并沒有從硬盤中依次查找，而是直接從數據庫中查詢。whereis只能搜索二進制文件(-b)，man幫助文件(-m)和源代碼文件(-s)。如果想要獲得更全面的搜索結果可以使用locate命令。
locate快而全
通過"/var/lib/mlocate/mlocate.db"數據庫查找，不過這個數據庫也不是實時更新的，系統會使用定時任務每天自動執行updatedb命令更新一次，所以有時候你剛添加的文件，它可能會找不到，需要手動執行一次updatedb命令（在我們的環境中必須先執行一次該命令）。它可以用來查找指定目錄下的不同文件類型，如查找 /etc 下所有以 sh 開頭的文件：
$ locate /etc/sh
注意,它不只是在 etc 目錄下查找并會自動遞歸子目錄進行查找
查找 /usr/share/ 下所有 jpg 文件：
$ locate /usr/share//*.jpg
注意要添加*號前面的反斜杠轉義，否則會無法找到
如果想只統計數目可以加上-c參數，-i參數可以忽略大小寫進行查找，whereis 的-b,-m，-s同樣可以是使用。
which小而精
which本身是 Shell 內建的一個命令，我們通常使用which來確定是否安裝了某個指定的軟件，因為它只從PATH環境變量指定的路徑中去搜索命令：
$ which manfind精而細
find應該是這幾個命令中最強大的了，它不但可以通過文件類型、文件名進行查找而且可以根據文件的屬性（如文件的時間戳，文件的權限等）進行搜索。find命令強大到，要把它將明白至少需要單獨好幾節課程才行，我們這里只介紹一些常用的內容。
在指定目錄下搜索指定文件名的文件：
$ find /etc/ -name interfaces
注意 find 命令的路徑是作為第一個參數的， 基本命令格式為 find [path] [option] [action]
與時間相關的命令參數：
參數
說明
-atime
最后訪問時間
-ctime
創建時間
-mtime
最后修改時間
下面以-mtime參數舉例：
-mtime n: n 為數字，表示為在n天之前的”一天之內“修改過的文件-mtime +n: 列出在n天之前（不包含n天本身）被修改過的文件-mtime -n: 列出在n天之內（包含n天本身）被修改過的文件newer file: file為一個已存在的文件，列出比file還要新的文件名
列出 home 目錄中，當天（24 小時之內）有改動的文件：
$ find ~ -mtime 0
列出用戶家目錄下比Code文件夾新的文件：
$ find ~ -newer /home/shiyanlou/Code
作業
《黑客帝國》電影里滿屏幕代碼的“數字雨”，在 Linux 里面你也可以輕松實現這樣的效果，你只需要一個命令cmatrix。
需要先安裝，因為 Ubuntu 沒有預裝：
$ sudo apt-get update;sudo apt-get install cmatrix
裝好之后先不要急著執行，為了看到更好的效果，我們需要先修改終端的主題配色，修改為黑底綠字,修改方法見下圖：
然后按下F11 可以全屏顯示。