我要评论在命令行（cmd）环境中运行 python 脚本时，经常需要读取系统或用户自定义的环境变量。环境变量是操作系统中存储全局配置信息的键值对，例如 path、home 或自定义的 api_key。python 提供了多种方式读取环境变量，本文将详细讲解如何通过代码实现这一功能，并涵盖常见问题的解决方案和最佳实践。
一、环境变量的基本概念
1.1 什么是环境变量
环境变量是操作系统中用于配置程序运行环境的全局变量。它们可以在命令行、脚本或程序中被访问和修改。常见的环境变量包括：
- path：指定可执行文件的搜索路径。
- home：用户的主目录路径。
- user：当前登录用户名。
- 自定义变量：用户手动设置的变量（如 my_var=123）。
1.2 环境变量的作用
配置程序行为：例如，通过 pythonpath 指定 python 模块的搜索路径。
传递敏感信息：例如，数据库密码或 api 密钥。
跨平台兼容性：通过环境变量适配不同操作系统的配置。
二、python 获取环境变量的核心方法
python 提供了 os 模块来操作环境变量，其中最常用的方法是 os.environ 和 os.getenv。
2.1 使用 os.environ
os.environ 是一个字典（dict），包含所有当前进程的环境变量。
示例代码：
import os
# 读取所有环境变量
print("所有环境变量：", os.environ)
# 读取特定环境变量
path = os.environ.get("path")
print("path 环境变量：", path)
# 检查环境变量是否存在
if "my_var" in os.environ:
print("my_var 存在，值为：", os.environ["my_var"])
else:
print("my_var 未设置")
输出示例：
所有环境变量： environ({'path': '/usr/bin:/bin', 'home': '/home/user', ...})
path 环境变量： /usr/bin:/bin
my_var 未设置
注意事项：
直接访问风险：使用 os.environ["variable"] 访问不存在的变量会抛出 keyerror 异常。
推荐用法：建议使用 os.environ.get("variable", "默认值") 避免异常。
2.2 使用 os.getenv
os.getenv 是 os.environ.get 的简化方法，直接返回指定变量的值。
示例代码：
import os
# 读取环境变量并设置默认值
my_var = os.getenv("my_var", "default_value")
print("my_var 的值：", my_var)
输出示例（假设 my_var 未设置）：
my_var 的值： default_value
三、在 cmd 中设置环境变量
在 python 脚本运行前，需要在 cmd 中设置环境变量。以下是不同操作系统的设置方法：
3.1 windows 系统
在 cmd 中使用 set 命令：
set my_var=hello_world python script.py
永久设置环境变量：
通过系统属性界面或使用 setx 命令：
setx my_var "hello_world"
3.2 linux/macos 系统
在终端中使用 export 命令：
export my_var=hello_world python3 script.py
永久设置环境变量：
将 export 命令添加到 ~/.bashrc 或 ~/.zshrc 文件中。
四、完整示例：读取 cmd 环境变量
以下是一个完整的 python 脚本示例，演示如何读取 cmd 中设置的环境变量：
4.1 脚本代码（script.py）
import os
# 读取环境变量并设置默认值
my_var = os.getenv("my_var", "default_value")
path_var = os.getenv("path", "未找到 path")
# 输出结果
print(f"my_var 的值: {my_var}")
print(f"path 的值: {path_var}")
4.2 运行步骤（windows 示例）
打开 cmd 并设置环境变量：
set my_var=custom_value
运行 python 脚本：
python script.py
4.3 输出结果
my_var 的值: custom_value
path 的值: c:\windows\system32;c:\program files\python39\scripts\;...
五、常见问题与解决方案
5.1 问题1：环境变量未生效
原因：环境变量未在 cmd 中设置，或设置后未运行脚本。
解决：确保在运行脚本前正确设置环境变量。
5.2 问题2：跨平台兼容性
原因：不同操作系统的环境变量格式不同（如路径分隔符）。
解决：使用 os.pathsep 处理路径分隔符：
import os
paths = os.getenv("path", "").split(os.pathsep)
print("path 分割后的路径：", paths)
5.3 问题3：敏感信息泄露
原因：在代码中直接打印或记录环境变量值。
解决：避免输出敏感信息（如 api 密钥），使用日志过滤或加密存储。
六、进阶技巧
6.1 修改环境变量
python 可临时修改当前进程的环境变量：
import os
# 修改环境变量
os.environ["new_var"] = "new_value"
print("new_var:", os.getenv("new_var"))
注意：修改仅对当前进程及其子进程生效，不会影响系统全局设置。
6.2 清除环境变量
删除当前进程的环境变量：
import os
if "temp_var" in os.environ:
del os.environ["temp_var"]
print("temp_var 已删除")
6.3 多级嵌套环境变量
某些环境变量可能依赖其他变量（如 pythonpath）。通过 os.path.expandvars 解析嵌套变量：
import os
# 假设 home=/home/user
path = os.path.expandvars("$home/.config")
print("解析后的路径：", path)
七、最佳实践
使用默认值：避免因环境变量缺失导致程序崩溃。
db_password = os.getenv("db_password", "local_db_password")
加密敏感信息：不要在代码中硬编码敏感数据，优先通过环境变量传递。
跨平台兼容性：使用 os.path 模块处理路径，避免硬编码斜杠（/ 或 \）。
测试环境变量：在开发阶段通过 .env 文件模拟环境变量：
from dotenv import load_dotenv load_dotenv() # 从 .env 文件加载环境变量
八、总结
通过 os.environ 和 os.getenv，python 可以高效读取 cmd 或系统设置的环境变量，为程序提供灵活的配置能力。掌握环境变量的读取、修改和跨平台处理方法，不仅能提升开发效率，还能增强程序的安全性和可维护性。
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