36、【OS】【Nuttx】OSTest分析（2）：环境变量测试

背景

2025.1.29 蛇年快乐！
接之前wiki
35、【OS】【Nuttx】OSTest分析（1）：stdio测试（五）
已经分析完了第一个测试项，输入输出端口测试，接下来分析下环境变量测试，也比较简单

测试内容

主要测试设置环境变量和获取环境变量的接口是否正常，在软件工程里面，很多功能，模块提供的无非也是读和写，设置和获取，输入和输出等等
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测试内容虽然简单，但仍有几个关键点值得注意：

嵌入式实时操作系统（RTOS）如 Nuttx，环境变量的管理方式与传统桌面或服务器OS有所不同。NuttX 是一个微内核架构的OS，资源非常有限（与桌面或服务器OS相比），特别注重资源隔离和任务独立性。因此，环境变量通常不是全局共享的，而是通过任务组管理。
环境变量的内存管理策略，也是通过内存动态分配和预分配策略实现（之前wiki 31、【OS】【Nuttx】OSTest分析（1）：stdio测试（一）有简单分析文件系统内存分配）
环境变量可以为任务组中的任务成员提供资源共享能力，在任务运行中起作用，生命周期仅限于任务的执行期间，任务结束后，这些变量通常会被释放
环境变量管理的是较小字符串（通常几十个字节到几百个字节不等）

接口分析

来看测试的主要几个接口
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putenv：主要是对 setenv 的封装，这里不分析
setenv：设置环境变量，下面分析
show_environment：主要通过 getenv 获取环境变量，下面会分析 getenv

setenv 接口：
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来分析下 setenv 的三个成员：

name：环境变量名，字符串
value：环境变量值，字符串，最后存储字符串 “name=value”
overwrite：是否覆盖原来的值，非零值为覆盖，0为不覆盖（目前没看到overwrite=0的用法）

在修改环境变量前，先进入临界区，防止修改冲突；然后取出当前任务所在分组，对当前任务分组的私有环境变量进行修改
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给当前修改的环境变量申请内存（需要多两个字节，‘=’，‘\0’），使用 group_malloc 进行内存分配，下面来看下 group_malloc 定义

当定义配置项 CONFIG_MM_KERNEL_HEAP 之后，可开启内存组管理模块，管理模块会将任务组按权限进行分类，其中内核任务为高权限任务组，用户任务为低权限任务组
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Nuttx 将根据用户组类型选择合适的内存分配函数：
kmm_malloc：kernel memory management
kumm_malloc：user memory management
因为没有开启内存组管理模块，更详细的内存分配细节这里先不分析，主要是针对Nuttx中的特定堆进行内存管理，允许更细粒度的控制和多个独立的内存区域
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在 sim 环境中，这里使用的是普通的 malloc 函数，malloc 适用于一般的应用程序开发，在不需要特别复杂的内存管理策略时使用，比如内存管够的 sim 环境

接下来可以看到环境变量内存的预分配策略，SCHED_ENVIRON_RESERVED 用于预留一定数量的环境变量槽位，确保系统有足够的空间来存储关键的环境变量，预留槽位可以防止动态分配内存时出现频繁的重新分配和拷贝操作，以提高性能并减少内存碎片。另外，这里会额外预留两个槽位，一个用于存储新的环境变量（name=value），另一个用于终止符（通常是 NULL），以标记环境变量数组的结束
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最终字符串会以（name=value）形式，存入任务组中的环境变量数组中，最后一个元素为终止符NULL

下面来看 getenv 接口，返回值为环境变量的值，类型也为字符串。

需要注意的是，这里返回的直接是环境变量存储的位置，而不是一个拷贝副本，这意味着如果用户拿到这个指针后，如果修改其内容，将直接修改环境变量的值，因此返回值标注了（Read-only），提醒用户不应该去修改其内容
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测试结果

putenv 设置 Variable1 = BadValue3，此时 Variable1 为 BadValue3
setenv 设置 Variable1 = GoodValue1，由于 Overwrite 为 True，此时 Variable1 被重置 GoodValue1
setenv 设置 Variable2 = BadValue1，即使此时 Overwrite 为 False，但由于是初次设置，故 Variable2 为 BadValue1
setenv 设置 Variable2 = GoodValue2，由于 Overwrite 为 True，此时 Variable2 被重置为 GoodValue2
setenv 设置 Variable3 = GoodValue3，即使此时 Overwrite 为 False，但由于是初次设置，故 Variable3 为 GoodValue3
setenv 设置 Variable3 = BadValue2，由于 Overwrite 为 False，此时 Variable3 保持原来的值 GoodValue3 不变

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