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  • (大数据工程师学习路径)第一步 Linux 基础入门----环境变量与文件查找

    环境变量与文件查找


     

    本节介绍环境变量的作用与用法,及几种搜索文件的方法。学会这些技巧高效地使用 Linux。

    一、环境变量

    1.变量

    要解释环境变量,得先明白变量是什么,准确的说应该是 Shell 变量,所谓变量就是计算机中用于记录一个值(不一定是数值,也可以是字符或字符串)的符号,而这些符号将用于不同的运算处理中。通常变量与值是一对一的关系,可以通过表达式读取它的值赋值给其它变量,也可以直接指定数值赋值给任意变量。为了便于运算和处理,大部分的编程语言会区分变量的类型,用于分别记录数值、字符或者字符串等等数据类型。Shell 中的变量也基本如此,有不同类型(但不用专门指定类型名),可以参与运算,有作用域限定。

    变量的作用域即变量的有效范围(比如一个函数中、一个源文件中或者全局范围),在该范围内只能有一个同名变量。一旦离开则该变量无效,如同不存在这个变量一般。

    在 Shell 中如何创建一个变量,如何给变量赋值和如何读取变量的值呢?这部分内容会在bash 脚本编程这门课中详细介绍,这里我简单举例说明一下:

    使用declare命令创建一个变量名为 tmp 的变量:

    $ declare tmp
    

    其实也可以不用 declare 预声明一个变量,直接即用即创建,这里只是告诉你 declare 的作用,这在创建其它指定类型的变量(如数组)时会用到。

    使用=号赋值运算符为变量 tmp 赋值为 shiyanlou:

    $ tmp=shiyanlou
    

    读取变量的值,使用echo命令和$符号($符号用于表示引用一个变量的值,初学者经常会忘记输入):

    $ echo $tmp
    

    注意:关于变量名,并不是任何形式的变量名都是可用的,变量名只能是英文字母,数字或者下划线,且不能以数字作为开头。

    2.环境变量

    简单理解了变量的概念,就很好解释环境变量了,环境变量就是作用域比自定义变量要大,如Shell 的环境变量作用于自身和它的子进程。在所有的 UNIX 和类 UNIX 系统中,每个进程都有其各自的环境变量设置,且默认情况下,当一个进程被创建时,处理创建过程中明确指定的话,它将继承其父进程的绝大部分环境设置。Shell 程序也作为一个进程运行在操作系统之上,而我们在 Shell中运行的大部分命令都将以 Shell 的子进程的方式运行。

    通常我们会涉及到的环境变量有三种:

    • 当前 Shell 进程私有用户自定义变量,如上面我们创建的 temp 变量,只在当前 Shell 中有效。
    • Shell 本身内建的变量。
    • 从自定义变量导出的环境变量。

    也有三个与上述三种环境变量相关的命令,setenvexport。这三个命令很相似,都可以用于打印相关环境变量,区别在于涉及的是不同范围的环境变量,详见下表:

    命令说明
    set 显示当前 Shell 所有环境变量,包括其内建环境变量(与 Shell 外观等相关),用户自定义变量及导出的环境变量
    env 显示与当前用户相关的环境变量,还可以让命令在指定环境中运行
    export 显示从 Shell 中导出成环境变量的变量,也能通过它将自定义变量导出为环境变量

    你可以更直观的使用vimdiff工具比较一下它们之间的差别:

    $ temp=shiyanlou
    $ export temp_env=shiyanlou
    $ env|sort>env.txt
    $ export|sort>export.txt
    $ set|sort>set.txt
    

    上述操作将命令输出通过管道|使用sort命令排序,再重定向到对象文本文件中。

    $ vimdiff env.txt export.txt set.txt
    

    使用vimdiff工具比较导出的几个文件的内容。

    关于环境变量,可以简单的理解成在当前进程的子进程是否有效,有效则为环境变量,否则不是(有些人也将所有变量统称为环境变量,只是以全局环境变量和局部环境变量进行区分,我们只要理解它们的实质区别即可)。我们这里用export命令来体会一下,先在 Shell 中设置一个变量temp=shiyanlou,然后再新创建一个子 Shell 查看temp变量的值:

    注意:为了与普通变量区分,通常我们习惯将环境变量名设为大写

    3.命令的查找路径与顺序

    你可能很早之前就有疑问,我们在 Shell 中输入一个命令,Shell 是怎么知道在哪去找到这个命令然后执行的呢?这是通过环境变量PATH来进行搜索的,熟悉 Windows 的用户可能知道 Windows 中的也是有这么一个 PATH 环境变量。这个PATH里面就保存了Shell中执行的命令的搜索路径。

    查看PATH环境变量的内容:

    $ echo $PATH
    

    默认情况下你会看到如下输出:

    /usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games
    

    如果你还记得我们在 Linux 目录结构那一节的内容,你就应该知道上面这些目录下放的是哪一类文件了。通常这一类目录下放的都是可执行文件,当我们在 Shell 中执行一个命令时,系统就会按照 PATH 中设定的路径按照顺序依次到目录中去查找,如果存在同名的命令,则执行先找到的那个。

    下面我们将练习创建一个最简单的可执行 Shell 脚本和一个使用 C 语言创建的"hello world"程序,如果这两部分内容你之前没有学习过,那么你可以进行一个入门学习: C 语言入门教程 高级 Bash 脚本编程指南 Linux Shell Scripting Tutorial (LSST) v2.0

    创建一个 Shell 脚本文件:

    $ vim hello_shell.sh
    

    在脚本中添加如下内容,保存并退出(注意不要省掉第一行,这不是注释,论坛有用户反应会有语法错误,就是因为没有了第一行):

    #!/bin/zsh
    
    for ((i=0; i<10; i++));do
        echo "hello shell"
    done
    
    exit 0
    

    为文件添加可执行权限:

    $ chmod 755 hello_shell.sh
    

    执行脚本

    $ ./hello_shell.sh
    

    创建一个 C 语言"hello world"程序:

    $ vim hello_world.c
    
    #include <stdio.h>
    
    int main(void)
    {
        printf("hello world!
    ");
        return 0;
    }
    

    使用 gcc 生成可执行文件:

    $ gcc -o hello_world hello_world.c
    

    gcc 生成二进制文件默认具有可执行权限,不需要修改

    在 shiyanlou 家目录创建一个mybin目录,并将上述 hello_shell.sh 和 hello_world 文件移动到其中:

    $ mkdir mybin
    $ mv hello_shell.sh hello_world mybin/
    

    现在你可以在mybin目录中分别运行你刚刚创建的两个程序:

    $ cd mybin
    $ ./hello_shell.sh
    $ ./hello_world
    

    回到上一级目录,也就是shiyanlou家目录,当再想运行那两个程序时,会发现提示命令找不到,除非加上命令的完整路径,但那样很不方便,如何做到想使用系统命令一样执行自己创建的脚本文件或者程序呢?那就要将命令所在路径添加到PATH环境变量了。

    4.添加自定义路径到“PATH”环境变量

    在前面我们应该注意到PATH里面的路径是以作为分割符,所以我们可以这样添加自定义路径:

    $ PATH=$PATH:/home/shiyanlou/mybin
    

    注意这里一定要使用绝对路径

    现在你就可以在其他任意目录执行那两个命令了。你可能会意识到这样还并没有很好的解决问题,因为我给 PATH 环境变量追加了一个路径,它也只是在当前 Shell 有效,我一旦退出终端,再打开就会发现又失效了。有没有方法让添加的环境变量全局有效?或者每次启动 Shell 时自动执行上面添加自定义路径到 PATH 的命令?下面我们就来说说后一种方式——让它自动执行。

    在每个用户的 home 目录中有一个 Shell 每次启动时会默认执行一个配置脚本,以初始化环境,包括添加一些用户自定义环境变量等等。zsh 的配置文件是.zshrc,相应 Bash 的配置文件为.bashrc。它们在etc下还都有一个或多个全局的配置文件,不过我们一般只修改用户目录下的配置文件。

    我们可以简单的使用下面命令直接添加内容到.zshrc中:

    $ echo "PATH=$PATH:/home/shiyanlou/mybin" >> .zshrc
    

    上述命令中>>表示将标准输出以追加的方式重定向到一个文件中,注意前面用到的>是以覆盖的方式重定向到一个文件中,使用的时候一定要注意分辨。在指定文件不存在的情况下都会创建新的文件。

    5.修改和删除已有变量

    变量修改

    变量的修改有以下几种方式:

    变量设置方式说明
    ${变量名#匹配字串} 从头向后开始匹配,删除符合匹配字串的最短数据
    ${变量名##匹配字串} 从头向后开始匹配,删除符合匹配字串的最长数据
    ${变量名%匹配字串} 从尾向前开始匹配,删除符合匹配字串的最短数据
    ${变量名%%匹配字串} 从尾向前开始匹配,删除符合匹配字串的最长数据
    ${变量名/旧的字串/新的字串} 将符合旧字串的第一个字串替换为新的字串
    ${变量名//旧的字串/新的字串} 将符合旧字串的全部字串替换为新的字串

    比如要修改我们前面添加到 PATH 的环境变量。为了避免操作失误导致命令找不到,我们先将 PATH 赋值给一个新的自定义变量 path:

    $ path=$PATH
    $ echo $path
    $ path=${path%/home/shiyanlou/mybin}
    # 或使用通配符,*表示任意多个任意字符
    $ path=${path%*/mybin}
    

    变量删除

    可以使用unset命令删除一个环境变量:

    $ unset temp
    

    6.如何让环境变量立即生效

    在上面我们在 Shell 中修改了一个配置脚本文件之后(比如 zsh 的配置文件 home 目录下的.zshrc),每次都要退出终端重新打开甚至重启主机之后其才能生效,很是麻烦,我们可以使用source命令来让其立即生效,如:

    $ source .zshrc
    

    source命令还有一个别名就是.,注意与表示当前路径的那个点区分开,虽然形式一样,但作用和使用方式一样,上面的命令如果替换成.的方式就该是

    $ . ./.zshrc
    

    注意第一个点后面有一个空格,而且后面的文件必须指定完整的绝对或相对路径名,source 则不需要。

    二、搜索文件

    与搜索相关的命令常用的有如下几个whereis,which,find,locate

    • whereis简单快速
    $whereis who
    

    你会看到它找到了三个路径,两个可执行文件路径和一个 man 在线帮助文件所在路径,这个搜索很快,因为它并没有从硬盘中依次查找,而是直接从数据库中查询。whereis只能搜索二进制文件(-b),man帮助文件(-m)和源代码文件(-s)。如果想要获得更全面的搜索结果可以使用locate命令。

    • locate快而全

    通过"/var/lib/mlocate/mlocate.db"数据库查找,不过这个数据库也不是实时更新的,系统会使用定时任务每天自动执行updatedb命令更新一次,所以有时候你刚添加的文件,它可能会找不到,需要手动执行一次updatedb命令(在我们的环境中必须先执行一次该命令)。它可以用来查找指定目录下的不同文件类型,如查找 /etc 下所有以 sh 开头的文件:

    $ locate /etc/sh
    

    注意,它不只是在 etc 目录下查找并会自动递归子目录进行查找

    查找 /usr/share/ 下所有 jpg 文件:

    $ locate /usr/share/*.jpg
    

    注意要添加*号前面的反斜杠转义,否则会无法找到

    如果想只统计数目可以加上-c参数,-i参数可以忽略大小写进行查找,whereis 的-b,-m-s同样可以是使用。

    • which小而精

    which本身是 Shell 内建的一个命令,我们通常使用which来确定是否安装了某个指定的软件,因为它只从PATH环境变量指定的路径中去搜索命令:

    $ which man
    
    • find精而细

    find应该是这几个命令中最强大的了,它不但可以通过文件类型、文件名进行查找而且可以根据文件的属性(如文件的时间戳,文件的权限等)进行搜索。find命令强大到,要把它将明白至少需要单独好几节课程才行,我们这里只介绍一些常用的内容。

    在指定目录下搜索指定文件名的文件:

    $ find /etc/ -name interfaces
    

    注意 find 命令的路径是作为第一个参数的, 基本命令格式为 find [path] [option] [action]

    与时间相关的命令参数:

    参数说明
    -atime 最后访问时间
    -ctime 创建时间
    -mtime 最后修改时间

    下面以-mtime参数举例:

    • -mtime n: n 为数字,表示为在n天之前的”一天之内“修改过的文件
    • -mtime +n: 列出在n天之前(不包含n天本身)被修改过的文件
    • -mtime -n: 列出在n天之前(包含n天本身)被修改过的文件
    • newer file: file为一个已存在的文件,列出比file还要新的文件名

    列出 home 目录中,当天(24 小时之内)有改动的文件:

    $ find ~ -mtime 0
    

    列出用户家目录下比Code文件夹新的文件:

    $ find ~ -newer /home/shiyanlou/Code
    

    作业

    《黑客帝国》电影里满屏幕代码的“数字雨”,在 Linux 里面你也可以轻松实现这样的效果,你只需要一个命令cmatrix

    需要先安装,因为 Ubuntu 没有预装:

    $ sudo apt-get update;sudo apt-get install cmatrix
    

    装好之后先不要急着执行,为了看到更好的效果,我们需要先修改终端的主题配色,修改为黑底绿字,修改方法见下图:

    然后按下F11 可以全屏显示。

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