析命令提示符的原理

前言

 

启动命令提示符后，是否有这些疑问：

1. 为什么执行ipconfig，可以直接查询到IP信息
2. 为什么执行ping ip，可以查询到对应的主机状态。响应、未响应。
3. 为什么执行notepad，可以启动记事本。
4. 为什么执行explorer，可以启动文件管理器。

这些背后的原理会是什么？运作的机制又是什么？为什么输入几个简单的几个字母就能启动外部程序？

主题

本次分享围绕这以下五个问题开展：

1、在命令提示符里输入 notepad，是哪个位置的记事本被启动了？跟什么有关？

2、如果同一个目录下有两个名为 Testtest的文件，一个是 Testtest.com, 一个是 Testtest.exe。在命令提示符中输入 Testtest会执行哪个？受什么影响？

3、你知道怎么让自己的程序可以直接在命令提示符中被启动吗？像执行 ipconfig 那样。

4、如果 PATH 环境变量是空的，会有什么问题？

5、如果 PATHEXT 变量是空的，会有什么问题？

验证方式

（1）PATH验证

例子1：进入指定的文件夹中，在命令提示符输入一条不存在的命令，观察其搜索过程。

首先确定，当前命令提示符的路径在哪？相关的PATH参数。避免找错了目标。

 

PATH有点多，可以选择将其导出文档中。

命令：echo %PATH% > ./env.txt

 

 接下来，就通过process monitor捕获的事件，看看命令提示符的搜索路径是怎样的。

 

从上面图中可以看出，蓝色部分就是当前路径相关的事件，其他的都是与PATH环境变量相关的事件。

可以得出一个小结论：

• 在命令提示符中输入命令会先在当前路径下查找，再到 PATH 环境变量指定的路径依次查找。

例子2：添加一个不存在的路径到PATH环境变量中，再次观察整个过程。

更新PATH环境变量的命令：set PATH=%PATH%E:NotFolder

 可以看出，其他路径都没有改变，但PATH中多出一条E:NotFolder。

在命令提示符中，再顺便输入一条命令，查看器搜索过程。

 是否发现一个奇怪的点，为什么其他目录有3条记录，而最新添加的PATH却只有1条记录？

原因：

• 已存在的路径，普遍有3条记录。分别是：打开、查询、关闭。
• 不存在的路径，只有1条记录。只有：打开。因为不存在该路径，所以打开失败，不会再有查询操作了

也可以通过栈的调用过程来观察，如下：

 结论：

•  本次的例子2进一步验证了，例子1的结论。 PATH 环境变量是依次查找的。
•  在开发过程中，某环境变量特别重要，尽可能提前到前几个。

 

回顾下第一个问题：在命令提示符里输入 notepad，是哪个位置的记事本被启动了？跟什么有关？

例子3：编写一个测试程序（Testtest.exe），放到当前的路径下，通过命令启动，观察正常的启动路径。

测试程序内容：简单打印出当前程序的路径。

 从上图可知，启动的是 C:UsersLuojialinDesktopTesttestTesttest.exe，因为在当前路径下就找到了对应的程序，所以并没有到 PATH 环境变量指示的路径中查找。

例子4： 删除当前路径下测试程序（C:UsersLuojialinDesktopTesttestTesttest.exe），并将这个程序移动到C：windows下，同时添加环境变量(Testtest，Testtest.exe)，再起启动测试程序。

注：如果不添加该环境变量，Testtest将会无法识别。

添加环境变量：set Testtest=Testtest.exe

查询某个环境变量：echo %Testtest%

 从上图可知，启动的是 C:WindowsTesttest.exe，在当前路径下没找到，然后依次到 PATH 环境变量指示的路径中查找，在c:windows 下找到了对应的程序。

例子3+例子4的结论：

• 依次从PATH环境变量中查询，一旦查询到对应的名称且是可执行的，立马执行。不会继续往下查询。

此处应回顾下第3个问题：你知道怎么让自己的程序可以直接在命令提示符中被启动吗？像执行 ipconfig 那样。

例子5：清空 PATH 环境变量，在命令提示符中输入 ipconfig，看看是否能正常运行。

清空环境变量：set PATH=

 清空环境变量后，结果发现：连ipconfig也无法被执行了，但是ipconfig.exe这个程序是存在的。

大结论：

• 命令提示符中执行一个命令时的查找顺序是：当前路径，PATH 环境变量中指定的路径（按出现顺序进行查找）。
• 命令提示符依次从PATH环境变量中查询，一旦查询到对应的名称且是可执行的，立马执行。不会继续往下查询。
• 环境变量可以被清除，命令启动依赖环境变量；一旦清除环境变量后，对应的命令无法被执行。

注：因为是在窗口中执行的清除操作，仅针对当前窗口有效，重启后%PATH%会重置为与system一致。如果清除system下的PATH，就会很严重。

此处应回顾下第4个问题：如果 PATH 环境变量是空的，会有什么问题？

（2）PATHEXT验证

在上面的例子3中，会先查找 Testtest.COM，没找到才继续查找的 Testtest.exe。为什么是这种行为呢？跟什么有关呢？

查看下PATHEXT环境变量的值，如下图：

提出疑问：.COM 出现在 .EXE 之前，是不是也是依次查询的呢？

例子6：调整PATHEXT的顺序，是否会影响到查询的结果。

调整PATHEXT顺序：set PATHEXT=.BAT;.CMD;.VBS;.VBE;.JS;.JSE;.WSF;.WSH;.MSC;.EXE;.COM

再次执行程序，通过Process monitor捕获的事件，观察。

从图中可以看出，PATHEXT的查询顺序被调整了。本来是.COM->.EXE；现在是：.BAT->CMD->.....->.EXE->.COM

小结论：

• PATHEXT的查询顺序可以被调整，可以被修改。

例子7：清空PATHEXT，再次观察PATHEXT的行为。

清空PATHEXT：set PATHEXT=

通过Process monitor捕获相关的事件：

 

清空PATHEXT后，原以为会向PATH一样，无法执行成功；但Testtest被执行成功，.COM→.EXE。有点像一开始的设置。

会不会是默认的PATHEXT？如果是，那么默认的PATHEXT又是什么？

例子8：修改Testtest的扩展名，修改为Testtest.abcd，观察默认的PATHEXT。

注：修改扩展名为了能够通过"Testtest"直接进入搜索，同时又不会启动成功，引起中断。

再次通过Process monitor捕获相关的事件：

与开始的进行比较（例子6的前面截图），完全就是一模一样啊。这不就是默认的PATHEXT咯。

小结论：

• 当 PATHEXT 为空时，默认搜索的扩展名是 .COM;.EXE;.BAT;.CMD;.VBS;.JS;.WS;.MSC。

此处就可以回顾下第5个问题：如果 PATHEXT 变量是空的，会有什么问题？

例子9：当前目录下同时存在 Testtest.com 和 Testtest.exe 会执行哪个？

单独设置.com与.exe的顺序关系。

如：

set PATHEXT=.COM;.EXE

set PATHEXT=.EXE;.COM

结果如下：

procmon 捕获的两次查找过程对比图，PAHTEXT的顺序确实会影响到查询的结果。

小结论：

• 优先查找 PATHEXT 中先出现的后缀名。

此处就可以回顾下第2个问题：如果同一个目录下有两个名为 Testtest的文件，一个是 Testtest.com, 一个是 Testtest.exe。在命令提示符中输入 Testtest会执行哪个？受什么影响？

例子10：如果明确添加了扩展名，即选择绝对路径。

不通过程序名称，直接执行Testtest.exe，使用程序的绝对路径，结果又会是什么？查找路径又会是什么？

注：为了不干扰数据，可以重启机器。使用默认的PATHEXT。

从图中可以看出，根本就没有搜索.COM，而是直接找到了.EXE；同时，修改扩展名为Testtest.abc，如果Testtest.exe不存在，就会直接执行失败。

小结论：

• 如果命令中带后缀，那么查找的时候不会依赖 PATHEXT ，会直接执行给定的命令。

总结论

1. PATH决定了外部命令所在位置的查找顺序，PATHEXT 决定了外部命令的扩展名查找顺序。
2. 当我们在命令提示符中输入一个命令时，会先到当前路径（Current Directory）中查找，如果找不到，才会到环境变量PATH 指示的路径中查找。
3. 如果输入的命令不带后缀，那么会根据PATHEXT 指示的后缀顺序依次拼接成完整名称再查找。
4. 如果输入的命令带后缀，不会根据PATHEXT 中的后缀查找。
5. 如果我们想让自己的程序也能直接通过命令提示符启动，我们可以把程序所在路径添加到PATH 环境变量中，位置越靠前，越有可能被执行。
6. 如果PATHEXT 为空，那么会使用默认的 PATHEXT，默认值是： .COM;.EXE;.BAT;.CMD;.VBS;.JS;.WS;.MSC;。（可能也会根据机器决定的，待验证）

测试程序DEMO

#include <windows.h>
#include <stdio.h>
 
int main(int argc, char* argv[]) {
    char exePath[MAX_PATH] = { 0 };
    ::GetModuleFileNameA(NULL, exePath, MAX_PATH);
    printf("%s
", exePath);
    system("pause");
    return 0;
}