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리눅스의 환경 변수 관련 함수 정리 - putenv, setenv, unsetenv

전에도 한 번 다룬 적이 있는데,

getenv, setenv가 언어/운영체제마다 호환이 안 되는 문제
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/11846

리눅스의 CRT 라이브러리는 운영체제로부터 받은 환경 변수 데이터를 나름의 해석으로 별도 보관을 합니다. 보관 방식은, environ 변수를 확인해 보면 되는데요,

#include <cstdio>

extern char** environ;

int main()
{
    char* ptr = (char *)environ;

    return 0;
}

만약 ptr 포인터 변수가 0x00007fffffffea88 위치를 가리킨다고 하면, 그 위치에는 다음과 같이 (64비트의 경우) 8바이트 포인터 테이블로 환경 변수 목록을 보관합니다.

0x00007FFFFFFFEA88  fb ec ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEA90  06 ed ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEA98  37 ed ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAA0  59 ed ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAA8  68 ed ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAB0  79 ed ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAB8  8d ed ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAC0  98 ed ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAC8  d3 ed ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAD0  dc ed ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAD8  ed ed ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAE0  0d ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAE8  4e ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAF0  61 ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAF8  6d ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEB00  82 ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEB08  92 ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEB10  9c ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEB18  a4 ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEB20  b2 ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEB28  e8 ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEB30  07 ef ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEB38  89 ef ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEB40  00 00 00 00 00 00 00 00 // 마지막임을 가리키는 null 포인터

첫 번째 포인터가 가리키는 위치를 볼까요?

0x00007FFFFFFFEA88  fb ec ff ff ff 7f 00 00

즉 *((long long *)ptr + 0)의 값은 0x00007fffffffecfb이고, 이 위치를 메모리로 확인해 보면 다음과 같습니다.

[0x00007fffffffecfb]
0x00007FFFFFFFECFB  4c 53 5f 43 4f 4c 4f 52 53 3d 00 53 53 48 5f 43 4f 4e 4e 45 43 54 49 4f 4e  LS_COLORS=.SSH_CONNECTION
0x00007FFFFFFFED14  3d 31 39 32 2e 31 36 38 2e 30 2e 31 39 20 36 31 30 36 20 31 39 32 2e 31 36  =192.168.0.19 6106 192.16
0x00007FFFFFFFED2D  38 2e 30 2e 32 31 20 32 32 00 4c 45 53 53 43 4c 4f 53 45 3d 2f 75 73 72 2f  8.0.21 22.LESSCLOSE=/usr/
0x00007FFFFFFFED46  62 69 6e 2f 6c 65 73 73 70 69 70 65 20 25 73 20 25 73 00 5f 3d 2f 75 73 72  bin/lesspipe %s %s._=/usr
0x00007FFFFFFFED5F  2f 62 69 6e 2f 67 64 62 00 4c 41 4e 47 3d 6b 6f 5f 4b 52 2e 55 54 46 2d 38  /bin/gdb.LANG=ko_KR.UTF-8
0x00007FFFFFFFED78  00 58 44 47 5f 53 45 53 53 49 4f 4e 5f 49 44 3d 33 34 31 38 00 55 53 45 52  .XDG_SESSION_ID=3418.USER
0x00007FFFFFFFED91  3d 6b 65 76 69 6e 00 50 57 44 3d 2f 68 6f 6d 65 2f 6b 65 76 69 6e 2f 70 72  =kevin.PWD=/home/kevin/pr
0x00007FFFFFFFEDAA  6f 6a 65 63 74 73 2f 43 6f 6e 73 6f 6c 65 41 70 70 6c 69 63 61 74 69 6f 6e  ojects/ConsoleApplication
0x00007FFFFFFFEDC3  31 2f 62 69 6e 2f 78 36 34 2f 44 65 62 75 67 00 4c 49 4e 45 53 3d 34 38 00  1/bin/x64/Debug.LINES=48.
...[생략]...

보는 바와 같이 '\0'로 끝나는 "LSCOLORS=" 환경 변수를 가리킵니다. 이런 식으로 environ 테이블의 목록은 각각의 환경 변수의 위치를 담은 포인터 변수를 담고 있는 것입니다.

그렇다면 여기서, 기존에 등록되어 있던 LINES 환경 변수의 값을 putenv로 변경해 보겠습니다.

int result = putenv("LINES=45"); // result == 0

이렇게 하면, CRT가 구성해 놓은 환경 변수 문자열에는 아무런 변화가 없습니다.

0x00007FFFFFFFECFB  4c 53 5f 43 4f 4c 4f 52 53 3d 00 53 53 48 5f 43 4f 4e 4e 45 43 54 49 4f 4e  LS_COLORS=.SSH_CONNECTION
0x00007FFFFFFFED14  3d 31 39 32 2e 31 36 38 2e 30 2e 31 39 20 36 31 30 36 20 31 39 32 2e 31 36  =192.168.0.19 6106 192.16
0x00007FFFFFFFED2D  38 2e 30 2e 32 31 20 32 32 00 4c 45 53 53 43 4c 4f 53 45 3d 2f 75 73 72 2f  8.0.21 22.LESSCLOSE=/usr/
0x00007FFFFFFFED46  62 69 6e 2f 6c 65 73 73 70 69 70 65 20 25 73 20 25 73 00 5f 3d 2f 75 73 72  bin/lesspipe %s %s._=/usr
0x00007FFFFFFFED5F  2f 62 69 6e 2f 67 64 62 00 4c 41 4e 47 3d 6b 6f 5f 4b 52 2e 55 54 46 2d 38  /bin/gdb.LANG=ko_KR.UTF-8
0x00007FFFFFFFED78  00 58 44 47 5f 53 45 53 53 49 4f 4e 5f 49 44 3d 33 34 31 38 00 55 53 45 52  .XDG_SESSION_ID=3418.USER
0x00007FFFFFFFED91  3d 6b 65 76 69 6e 00 50 57 44 3d 2f 68 6f 6d 65 2f 6b 65 76 69 6e 2f 70 72  =kevin.PWD=/home/kevin/pr
0x00007FFFFFFFEDAA  6f 6a 65 63 74 73 2f 43 6f 6e 73 6f 6c 65 41 70 70 6c 69 63 61 74 69 6f 6e  ojects/ConsoleApplication
0x00007FFFFFFFEDC3  31 2f 62 69 6e 2f 78 36 34 2f 44 65 62 75 67 00 4c 49 4e 45 53 3d 34 38 00  1/bin/x64/Debug.LINES=48.
...[생략]...

대신, environ 테이블에서 LINES 환경 변수를 가리키던 9번째 항목의 포인터 값이 새로운 위치로 바뀌게 됩니다.

LINES 환경 변수의 위치 값 == *((long long *)ptr + 8) == 0x00007FFFFFFFEAC8

[기존]
0x00007FFFFFFFEAC8  d3 ed ff ff ff 7f 00 00

[신규]
0x00007FFFFFFFEAC8  84 47 55 55 55 55 00 00

즉, putenv("LINES=45") 명령어는 "LINES=45" 문자열을 위한 메모리 공간을 새롭게 malloc으로 할당받고 그 포인터의 위치를 environ 테이블의 9번째 위치에 덮어 쓰는 것입니다.




변경은 그렇고, 삭제 처리는 어떻게 될까요? "LINES" 환경 변수를,

int result = putenv("LINES"); // result == 0

위와 같이 putenv를 호출해 삭제하면 0x00007FFFFFFFEAC8 위치의 하위에 있던 값들을 전부 한 칸씩 당겨서 복사하는 작업을 합니다. 즉, environ 테이블이 다음과 같이 구성됩니다.

0x00007FFFFFFFEA88  fb ec ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEA90  06 ed ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEA98  37 ed ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAA0  59 ed ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAA8  68 ed ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAB0  79 ed ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAB8  8d ed ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAC0  98 ed ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAC8  dc ed ff ff ff 7f 00 00 // 기존의 84 47 55 55 55 55 00 00 주솟값을 하위 항목의 주솟값으로 덮어쓰고,
0x00007FFFFFFFEAD0  ed ed ff ff ff 7f 00 00 // 이후 이런 식으로 전부 한 칸씩 당겨지는 복사 작업 수행
0x00007FFFFFFFEAD8  0d ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAE0  4e ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAE8  61 ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAF0  6d ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEAF8  82 ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEB00  92 ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEB08  9c ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEB10  a4 ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEB18  b2 ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEB20  e8 ee ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEB28  07 ef ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEB30  89 ef ff ff ff 7f 00 00
0x00007FFFFFFFEB38  00 00 00 00 00 00 00 00 // 마지막임을 가리키는 null 포인터
0x00007FFFFFFFEB40  00 00 00 00 00 00 00 00




신규로 환경 변수를 추가하는 작업은 어떨까요? 이게 좀 재미있습니다. ^^ 우선, 기존 environ 테이블은 운영체제로부터 전달받은 환경 변수 목록만을 담을 수 있는 크기로 고정되어 있기 때문에 새롭게 환경 변수를 담을 수 없습니다. 따라서 기존 environ (0x00007FFFFFFFEA88) 테이블은 통째로 버리고 신규 환경 변수를 담을 수 있는 크기의 테이블을 새롭게 생성해 기존 테이블의 값 복사와 함께 신규 항목을 포함하는 작업을 거칩니다.

결국 putenv("TEST=1")과 같은 함수 호출로 인해 전역 변수인 environ 포인터의 위치도 함께 바뀌게 됩니다.

이 상태에서 putenv("TEST=2")를 하면 또 어떻게 될까요?

이미 "TEST"라는 환경 변수가 있기 때문에 environ 테이블의 포인터가 갱신이 될까요? 이번엔 아닙니다. 만약 "TEST=1"의 위치가 최초 CRT가 구성한 환경 변수 문자열 묶음 내에 있었다면 오밀조밀하게 모여 있는 탓에 값을 갱신할 수 없어 그때에만 malloc 신규 할당을 받는 것입니다. 이미 malloc으로 할당받은 환경 변수라면 그 위치의 문자열 값이 변경이 됩니다. 왜냐하면, 애당초 환경 변수를 새롭게 할당받을 때 제한된 변경은 수용할 수 있도록 넉넉한 공간을 할당받기 때문입니다. 따라서 어쩌면 putenv("TEST=....................................................")라는 식의 긴 문자열을 지정하면 이럴 때는 environ 테이블 내의 포인터 값이 갱신이 될 수 있습니다.

위와 같은 것을 감안해서 putenv, environ, setenv 등의 함수에 대한 도움말을 다시 읽어보시면 이전에는 그냥 지나쳤던 문구들을 새롭게 이해할 수 있는 계기가 될 것입니다. ^^ 예를 들어, 다음과 같은 글이 이제는 눈에 들어올 것입니다.

ENV31-C. Do not rely on an environment pointer following an operation that may invalidate it 
; https://wiki.sei.cmu.edu/confluence/display/c/ENV31-C.+Do+not+rely+on+an+environment+pointer+following+an+operation+that+may+invalidate+it




마지막으로, 혼란스러운 함수 사용법을 좀 정리해 보겠습니다.

그러니까, putenv("LINES")는 "LINES" 환경 변수의 항목을 삭제하는 것이지만 이와 동일한 용도로 unsetenv 함수를 사용해도 무방합니다.

putenv("LINES"); // == unsetenv("LINES");

그리고, putenv("LINES=1")와 같은 환경 변수 설정은 setenv로도 동일하게 구현할 수 있습니다.

putenv("LINES=1") // == setenv("LINES", "1", 1)

setenv의 경우 3번째 인자가 "replace" 용도인데요, 이미 해당 키(위의 예제에서는 "LINES")가 환경 변수로 등록되어 있는 경우 그 값을 바꾸기 위해서는 3번쨰 인자의 값을 1로 줘야 합니다. 반면 이미 있는 값인 경우 변경하고 싶지 않다면 0으로 줘야 하고.

setenv("QWER", "1", 1); // 기존 환경 변수 "QWER"의 유무에 상관없이 값을 변경

setenv("QWER", "2", 0); // 기본 환경 변수 "QWER"이 있다면 값을 변경하지 않음
                        // 반면 "QWER"이 없다면 새롭게 값을 등록

마지막으로, 환경 변수 관련한 소스 코드도 있으니 참고하시고.

setenv, unsetenv 소스 코드
; http://man7.org/tlpi/code/online/dist/proc/setenv.c.html

int
unsetenv(const char *name)
{
    extern char **environ;
    char **ep, **sp;
    size_t len;

    if (name == NULL || name[0] == '\0' || strchr(name, '=') != NULL) {
        errno = EINVAL;
        return -1;
    }

    len = strlen(name);

    for (ep = environ; *ep != NULL; )
        if (strncmp(*ep, name, len) == 0 && (*ep)[len] == '=') {

            /* Remove found entry by shifting all successive entries
               back one element */

            for (sp = ep; *sp != NULL; sp++)
                *sp = *(sp + 1);

            /* Continue around the loop to further instances of 'name' */

        } else {
            ep++;
        }

    return 0;
}
int
setenv(const char *name, const char *value, int overwrite)
{
    char *es;

    if (name == NULL || name[0] == '\0' || strchr(name, '=') != NULL ||
            value == NULL) {
        errno = EINVAL;
        return -1;
    }

    if (getenv(name) != NULL && overwrite == 0)
        return 0;

    unsetenv(name);             /* Remove all occurrences */

    es = malloc(strlen(name) + strlen(value) + 2);
                                /* +2 for '=' and null terminator */
    if (es == NULL)
        return -1;

    strcpy(es, name);
    strcat(es, "=");
    strcat(es, value);

    return (putenv(es) != 0) ? -1 : 0;
}




물론, 이 글에서 설명한 세부적인 구현 방식은 구현체마다, 시간에 따라 변경될 수 있음을 감안해야 합니다.




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]





[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 5/24/2019 ]

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