获取环境变量 getenv小心有坑！

一、背景

在工作中，所做的项目需要涉及两个不同语言( P/Invoke)的信息传递。最后选定了一种环境变量的传递方式，但这也遇到了getenv带来的大坑！

1.1 问题现象

我们在C#的exe主流程中通过DllImport，对环境变量进行了设置。随后我通过DllImport来引入C++的函数定义到托管函数内存中，然后我再使用此环境变量时，发现在C++中根本不存在。

而当查看官方文档对于Environment.SetEnvironmentVariable()的(定义)[https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.environment.getenvironmentvariables?view=net-5.0&viewFallbackFrom=netstandard-1.0]时，可以发现，其功能为：创建、修改或删除存储在当前进程中的环境变量。而通过DllImport加载的C++代码也明明是同一进程呀，为何会出现此种原因？？？

二、实验

在C#中，设置环境变量基本就Environment.SetEnvironmentVariable()一种方法，而在CPP中有三种方法：

标准库方法：getenv 函数
Windows.h库方法：_wgetenv 函数以及GetEnvironmentVariable 函数

首先，先说结果：

【dotnet构建的EXE + MingW构建的DLL】

Environment.SetEnvironmentVariable()函数+ getenv 函数
Environment.SetEnvironmentVariable()函数+ _wgetenv 函数
Environment.SetEnvironmentVariable()函数+ GetEnvironmentVariable 函数

【dotnet构建的EXE +MSVC构建的DLL】

Environment.SetEnvironmentVariable()函数+ getenv 函数

下面是我们的测试代码：

C++测试的源代码：

// getenv函数所需头文件
#include <cstdlib>
#include <iostream>
// _wgetenv函数所需头文件
#include <cwchar>
#include <string>
// GetEnvironmentVariable函数所需头文件
#include <windows.h>extern "C" {__declspec(dllexport) const char* get() {const char* path_env = std::getenv("PATH_TEST");return path_env;}
}extern "C" {__declspec(dllexport) const char* get_wide() {wchar_t* wpath_env = _wgetenv(L"PATH_TEST");if (wpath_env != nullptr) {static std::string path_env;path_env.assign(wpath_env, wpath_env + wcslen(wpath_env));return path_env.c_str();}return nullptr;}
}extern "C" {__declspec(dllexport) const char* get_winapi() {static char buffer[4096];DWORD result = GetEnvironmentVariable("PATH_TEST", buffer, sizeof(buffer));if (result > 0 && result < sizeof(buffer)) {return buffer;}return nullptr;}
}

C#测试的源代码：

using System;
using System.Runtime.InteropServices;class Program
{static void Main(string[] args){string pathVariable = Environment.GetEnvironmentVariable("PATH_TEST");pathVariable += @"C:\Your\New\Path**********";Environment.SetEnvironmentVariable("PATH_TEST", pathVariable);Console.WriteLine("C# PATH environment variable:");Console.WriteLine(Environment.GetEnvironmentVariable("PATH_TEST"));Console.WriteLine("C++ PATH environment variable:");Print();}[DllImport("TestC.dll", CallingConvention = CallingConvention.Cdecl)]public static extern IntPtr get();static void Print(){var s = get();string result = Marshal.PtrToStringAnsi(s);Console.WriteLine(result);}}

C++代码构建的编译代码：

@echo offif exist build (echo Build folder already exists. Deleting...rmdir /s /q build
)echo Build folder create..
mkdir buildecho Running CMake configuration...
cmake -B build -DCMAKE_CXX_COMPILER=g++ -G Ninjaecho Building the project...
cmake --build buildecho Build completed.

三、解释

3.1 实验表达了什么？

通过实验可以发现，凡是Windows.h库定义的【获取环境变量】的函数方法，都可以正常获得。只有标准库下面的getenv是获得不了的。

但需要注意的是，msvc定义的标准库getenv是可以获得的！

因此，可以明确【g++下的标准库实现是可能存在问题的】。

3.2 G++下的`getenv`为什么获得不了环境变量？

我先去看了一下G++此处的源代码：

/* glibc/stdlib/getenv.c下的代码 */#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>char *
getenv (const char *name)
{if (__environ == NULL || name[0] == '\0')return NULL;size_t len = strlen (name);for (char **ep = __environ; *ep != NULL; ++ep){if (name[0] == (*ep)[0]&& strncmp (name, *ep, len) == 0 && (*ep)[len] == '=')return *ep + len + 1;}return NULL;
}
libc_hidden_def (getenv)

代码可以看出，该环境变量的获取本质就是循环__environ这个字符指针数组来寻找对应名称的环境变量。

在继续搜索这个变量，发现其是在DLL 首次加载时，CRT(注意是G++的编译，而不是msvc) 会把「操作系统提供的环境变量，而不是进程环境」复制到自己的内存空间（CRT的角度是之后这部分环境数据就与系统环境“断开”了），从而完成该数组__environ的初始化，随后的getenv就从该数组里拿。

由于SetEnvironmentVariable修改的是进程环境的环境变量，因此其两者根本就是在对两个副本环境变量(因为毕竟是进程级，不能影响系统，因此是副本)在操作，所以不互通！

3.3 _putenv()小插曲

在搜索问题的过程中，发现有人说_putenv()设定的谁都可以获得Environment.GetEnvironmentVariable()以及getenv()。实验了一下，竟然发现真的可以！

但仔细看了引入其函数的头文件，果不其然是windows.h！

于是，为什么 C++ 标准库中只有 getenv() 而没有 setenv()？

主要是因为各个操作系统对环境变量的实现和管理存在差异，因此，C++ 标准委员会在设计时，避免引入一个难以在所有系统上实现一致行为的功能。
在 POSIX 系统（如 Linux 和 macOS）上，通常可以使用 setenv() 或 putenv() 来设置环境变量
但在 Windows 上，管理环境变量的方式有所不同（如使用 SetEnvironmentVariable()）。

四、启发

4.1 如何在P/Invoke中使用【获取和修改环境变量】

在Win环境下，「获取环境变量」还是避免使用getenv，统一使用windows.h下的库函数如_putenv()、GetEnvironmentVariable函数。「设置环境变量」由于都是从windows.h库中跑，其实无所谓用什么函数。
在Unix环境下，正常使用setenv和getenv即可。

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