环境变量与文件查找
实验介绍
本节实验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，set，env，export。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。
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。
操作截图：
