一、背景

在工作中，所做的項目需要涉及兩個不同語言( P/Invoke)的信息傳遞。最后選定了一種環(huán)境變量的傳遞方式，但這也遇到了getenv帶來的大坑！

問題現(xiàn)象

我們在C#的exe主流程中通過DllImport，對環(huán)境變量進行了設(shè)置。隨后我通過DllImport來引入C++的函數(shù)定義到托管函數(shù)內(nèi)存中，然后我再使用此環(huán)境變量時，發(fā)現(xiàn)在C++中根本不存在。

而當查看官方文檔對于Environment.SetEnvironmentVariable()的(定義)[https://learn.microsoft.com/zh-cn/dotnet/api/system.environment.getenvironmentvariables?view=net-5.0&viewFallbackFrom=netstandard-1.0]時，可以發(fā)現(xiàn)，其功能為：創(chuàng)建、修改或刪除存儲在當前進程中的環(huán)境變量。而通過DllImport加載的C++代碼也明明是同一進程呀，為何會出現(xiàn)此種原因？？？

二、實驗

在C#中，設(shè)置環(huán)境變量基本就Environment.SetEnvironmentVariable()一種方法，而在CPP中有三種方法：

• 標準庫方法：getenv 函數(shù)
• Windows.h庫方法：_wgetenv 函數(shù)以及GetEnvironmentVariable 函數(shù)

首先，先說結(jié)果：

【dotnet構(gòu)建的EXE + MingW構(gòu)建的DLL】

• Environment.SetEnvironmentVariable()函數(shù)+ getenv 函數(shù)

• Environment.SetEnvironmentVariable()函數(shù)+ _wgetenv 函數(shù)

• Environment.SetEnvironmentVariable()函數(shù)+ GetEnvironmentVariable 函數(shù)

【dotnet構(gòu)建的EXE +MSVC構(gòu)建的DLL】

• Environment.SetEnvironmentVariable()函數(shù)+ getenv 函數(shù)

下面是我們的測試代碼：

• C++測試的源代碼：

// getenv函數(shù)所需頭文件
#include <cstdlib>
#include <iostream>
// _wgetenv函數(shù)所需頭文件
#include <cwchar>
#include <string>
// GetEnvironmentVariable函數(shù)所需頭文件
#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#測試的源代碼：

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++代碼構(gòu)建的編譯代碼：

@echo off

if exist build (
    echo Build folder already exists. Deleting...
    rmdir /s /q build
)

echo Build folder create..
mkdir build

echo Running CMake configuration...
cmake -B build -DCMAKE_CXX_COMPILER=g++ -G Ninja

echo Building the project...
cmake --build build

echo Build completed.

三、解釋

實驗表達了什么？

通過實驗可以發(fā)現(xiàn)，凡是Windows.h庫定義的【獲取環(huán)境變量】的函數(shù)方法，都可以正常獲得。只有標準庫下面的getenv是獲得不了的。

但需要注意的是，msvc定義的標準庫getenv是可以獲得的！

因此，可以明確【g++下的標準庫實現(xiàn)是可能存在問題的】。

G++下的getenv為什么獲得不了環(huán)境變量？

我先去看了一下G++此處的源代碼：

/* glibc/stdlib/getenv.c下的代碼 */

#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)

代碼可以看出，該環(huán)境變量的獲取本質(zhì)就是循環(huán)__environ這個字符指針數(shù)組來尋找對應(yīng)名稱的環(huán)境變量。

在繼續(xù)搜索這個變量，發(fā)現(xiàn)其是在DLL 首次加載時，CRT(注意是G++的編譯，而不是msvc) 會把「操作系統(tǒng)提供的環(huán)境變量，而不是進程環(huán)境」復(fù)制到自己的內(nèi)存空間（CRT的角度是之后這部分環(huán)境數(shù)據(jù)就與系統(tǒng)環(huán)境“斷開”了），從而完成該數(shù)組__environ的初始化，隨后的getenv就從該數(shù)組里拿。

由于SetEnvironmentVariable修改的是進程環(huán)境的環(huán)境變量，因此其兩者根本就是在對兩個副本環(huán)境變量(因為畢竟是進程級，不能影響系統(tǒng)，因此是副本)在操作，所以不互通！

_putenv()小插曲

在搜索問題的過程中，發(fā)現(xiàn)有人說_putenv()設(shè)定的誰都可以獲得Environment.GetEnvironmentVariable()以及getenv()。實驗了一下，竟然發(fā)現(xiàn)真的可以！

但仔細看了引入其函數(shù)的頭文件，果不其然是windows.h！

于是，為什么 C++ 標準庫中只有 getenv() 而沒有 setenv()？

• 主要是因為各個操作系統(tǒng)對環(huán)境變量的實現(xiàn)和管理存在差異，因此，C++ 標準委員會在設(shè)計時，避免引入一個難以在所有系統(tǒng)上實現(xiàn)一致行為的功能。
• 在 POSIX 系統(tǒng)（如 Linux 和 macOS）上，通常可以使用 setenv() 或 putenv() 來設(shè)置環(huán)境變量
• 但在 Windows 上，管理環(huán)境變量的方式有所不同（如使用 SetEnvironmentVariable()）。

四、啟發(fā)

如何在P/Invoke中使用【獲取和修改環(huán)境變量】

• 在Win環(huán)境下，「獲取環(huán)境變量」還是避免使用getenv，統(tǒng)一使用windows.h下的庫函數(shù)如_putenv()、GetEnvironmentVariable函數(shù)?！冈O(shè)置環(huán)境變量」由于都是從windows.h庫中跑，其實無所謂用什么函數(shù)。
• 在Unix環(huán)境下，正常使用setenv和getenv即可。

總結(jié)

以上為個人經(jīng)驗，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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