你是否被下面的幾個問題困擾過，甚至至今無法真正理解？

1. 什麼是export，什麼時候用export，為什麼有時用了export還要source？
2. 為什麼用env來設定環境變數，不用export，有什麼好處？
3. source和exec有什麼區別？

本文試圖通過普及unix程序、環境變數等概念，讓讀者真真理解這些shell命令的本質，知道這些命令的使用場合。

首先，先對這些命令做一個解釋，如果讀者能完全理解，那麼本文也許對你幫助不大。

• set設定了當前shell程序的本地變數，本地變數只在當前shell的程序內有效，不會被子程序繼承和傳遞。
• env僅為將要執行的子程序設定環境變數。
• export
  將一個shell本地變數提升為當前shell程序的環境變數，從而被子程序自動繼承，但是export的變數無法改變父程序的環境變數。
• source執行指令碼的時候，不會啟用一個新的shell程序，而是在當前shell程序環境中執行指令碼。
• exec執行指令碼或命令的時候，不會啟用一個新的shell程序，並且exec後續的指令碼內容不會得到執行，即當前shell程序結束了。

在這些表述中，反覆提到程序和環境變數的概念。如果希望深入理解其中的含義，還必須理解程序的相關概念。

程序和環境變數

程序是一個程式執行的上下文集合，這個集合包括程式程式碼、資料段、堆疊、環境變數、核心標識程序的資料結構等。一個程序可以生成另一個程序，生成的程序稱為子程序

，那麼相應的就有父程序，所謂子子孫孫無窮盡也。子程序從父程序處會繼承一些遺傳因素，其中就包括本文的主題環境變數。環境變數是一組特殊的字元型變數，由於具有繼承性質，環境變數也經常用於父子程序傳遞引數用，這一點在shell程式設計中尤為突出。

fork和exec

在unix系統中程序通過依次呼叫fork()和exec()系統呼叫來實現建立一個子程序。fork其實就是克隆，為什麼github復刻別人的專案叫fork？就是這麼來的，所謂“克隆”，就是在記憶體中將當前程序的所有記憶體映象複製一份，所有東西都一樣，只修改新程序的程序號(PID)。有點類似細胞分裂，細胞分裂後生成的細胞具有與原細胞完全相同的遺傳因素。因為fork()

會複製整個程序，包括程序執行到哪句程式碼，這意味著新的程序會繼續執行fork()後面的程式碼，父程序也會執行fork()後面的程式碼，從fork()開始父子程序才分道揚鑣。如果fork返回>0，那麼說明在父程序中，如果fork返回==0，說明在子程序中：

pid = fork();
if(pid == 0) {
  //子程序中
} else if(pid > 0) {
  //父程序
}

精確的說exec是一組函式的統稱，並且exec的準確定義是，用磁碟上的一個新的程式替換當前的程序的正文段、資料段、堆疊段。所以exec並不產生新的程序，而是替換。如此一來程序將從新程式碼的main開始執行，相當於另外運行了一個完全不同的程式，但保留了原來環境變數。

依據本文的主題，可以把exec函式分為兩類，一類是可以設定並傳遞新環境變數的，一類是不能傳遞新環境變數的，只能繼承原環境變數的。換句話說，在執行新的程式時，是有機會改變新程式的環境變數的，而不只是繼承。如下面這個變種，可以通過envp引數設定環境變數

int execve(const char * filename,char * const argv[ ],char * const envp[ ]);

作為父程序而言，可以通過waitpid()函式等待子程序退出，並獲得退出狀態。

程序可通過setenv或putenv更改自己的環境變數，但環境變數的繼承只能單向，即從父程序繼承給fork出來的子程序。子程序即使修改了自己的環境變數也無法動搖到父程序的環境變數。

shell

shell並沒有什麼特殊，也是一個程序，當我們在命令列中敲入一個命令，並且按下Enter後，shell這個程序會通過fork和exec為我們建立一個子程序（存在一小部分命令不需要啟動子程序，稱為build-in命令），並且等待(waitpid)這個子程序完成退出。那麼程序的記憶體映象顯然就包含本文的主題環境變數。比如，如果我們在shell命令列中執行ls -al，shell實際執行如下虛擬碼：

pid = fork();
if(pid == 0) {
  //子程序中，呼叫exec
  exec("ls -al");
} else if(pid > 0) {
  //父程序中，waitpid等待子程序退出
  waitpid(pid);
}

上面討論了shell執行命令的情況，如果在命令列中執行一個shell指令碼呢？預設情況下，shell程序會建立一個sub-shell子程序來執行這個shell指令碼，並且等待這個子程序執行結束。

最後，再來審視一下本文的主題。首先set,source,export都是shell的build-in命令，命令本身不會建立新程序。

set其實跟程序建立無關，也跟環境變數無關，它只是當前shell程序內部維護的變數（本地變數），用於變數的引用和展開，不能遺傳和繼承。

但shell的export命令可以通過呼叫putenv將一個本地變數提升為當前shell的環境變數。但是，記住環境變數的繼承只是單向的，sub-shell中export的變數在父shell中是看不到的。有什麼辦法可以讓一個指令碼中的export印象到父程序的環境變數呢？

答案是使用source執行指令碼，source的用法如下：

source ./test.sh

如果用source執行指令碼，意味著fork和exec不會被呼叫，當前shell直接對test.sh解釋執行。這樣的話，如果此時test.sh中有export(即putenv)，那麼將會改變當前shell的環境變數。

export如此好用，但是問題是它幾乎會影響到其後的所有命令，有沒有辦法可以在執行某個命令時，臨時啟用某個環境變數，而不影響後面的命令呢？

答案是使用env，env的用法如下：

env GOTRACEBACK=crash ./test.sh

env不是shell的build-in命令，所以shell執行env的時候還是需要建立子程序的

env的作用從本質上說，相當於shell先fork，然後在子程序中執行env，子程序env呼叫execve執行test.sh時，多傳了一個GOTRACEBACK=crash的環境變數（上文提到過execve是可以改變預設的繼承行為的），這樣test.sh可以看到這個GOTRACEBACK環境變數，但由於沒有呼叫putenv改變父shell的環境變數，所以後續啟動的程序並不繼承GOTRACEBACK。

exec意味著不呼叫fork，而是直接呼叫exec執行！這意味著當前shell的程式碼執行到exec後，程式碼被替換成了exec要執行的程式，自然地，後續的shell指令碼不會得到執行，因為shell本身都被替換掉了。

上圖的env實際並不準確，因為env不是build-in命令，讀者可自行腦補

嗯，光是從理論去理解，或許沒那麼好消化，不如動手“實作+思考”來的印象深刻哦。

問題一：寫兩個簡單的script，分別命名為1.sh及2.sh：

1.sh

#!/bin/bash
A=B
echo "PID for 1.sh before exec/source/fork:$$"
export A
echo "1.sh: \$A is $A"
case $1 in
    exec)
        echo "using exec…"
        exec ./2.sh;;
    source)
        echo "using source…"
        ../2.sh;;
    *)
        echo "using fork by default…"
        ./2.sh;;
esac
echo "PID for 1.sh after exec/source/fork:$$"
echo "1.sh: \$A is $A"

2.sh

#!/bin/bash
echo "PID for 2.sh: $$"
echo "2.sh get \$A=$A from 1.sh"
A=C
export A
echo "2.sh: \$A is $A"

然後，分別跑如下引數來觀察結果：

$ ./1.sh fork
$ ./1.sh source
$ ./1.sh exec

問題二：用env設定環境變數後，執行的指令碼中又呼叫了其他指令碼，這個環境變數還會繼承下去嗎？