1-0-linux shell

[!AI_SUMMARY]-

本文介绍了 Linux shell 的基本使用，包括路径操作、文件管理、命令连接、权限管理等。

• shell： 操作系统为用户提供的命令行解释器，如 bash。
• 路径： pwd/cd 命令可操作路径，. 代表当前目录，.. 代表父目录。
• 文件管理： touch 创建 / 更新文件，mkdir 创建目录，mv 移动 / 重命名，cp 复制，rm 删除。
• 命令连接： <、>、>>、|、&&、||、; 可连接命令。
• 权限管理： chmod 可调整文件权限，字符串语法和数字语法均可使用。

I 前言 ¶

I.1 什么是 shell? ¶

shell 是操作系统为用户提供交互界面的命令行解释器的统称，例如 Windows 中的 cmd 就是一种 shell。bash 是其中最流行的一种。bash 是 Bourne Again shell 的简称。

本文多学习借鉴自 Cyrus' Blog，再加入自己的部分理解。

你需要使用一个类 Unix shell 来完成文中所提到的操作。你可以：

• 使用安装了 Linux 的电脑
• 使用 Linux 虚拟机
• 使用 WSL(Windows Subsystem for Linux) （本人操作环境为 Ubuntu 22.04）

I.2 使用 shell ¶

进入 shell，可以看到这样的一行提示：

yourUserName@yourComputerName:~$

• yourUserName 代表当前用户的用户名，也可以使用 echo $USER 来查看，以后我们省略不写；
• ~代表当前所在路径，也可以使用pwd来查看；
• $是命令提示符，提示用户现在可以输入命令了。

~ 是表示用户的home目录，非 root 用户的 ~ 代表 /home/$USER/，而 root 用户的 ~ 代表 /root。

当我们想要运行一个程序的时候，直接输入名称即可

例如，Linux 中有一个程序叫做 date，直接输入就可以，这个程序将输出当前的时间：

:~$ date
Fri Mar 15 19:40:29 CST 2024

程序可以附加参数，例如：

:~$ echo hello
hello

这里的hello，就是传给程序echo的参数。echo程序的功能就是输出它的参数。参数和程序名、参数与参数之间都要使用空格隔开。如果参数里包含空格，可以用'或"将参数包裹起来，或者在空格前面加上一个反斜杠转义（如My\ Photos会被转义成My Photos）

shell 怎么知道这些程序在哪里呢？其实 shell 会在$PATH里面的路径寻找。这里的$PATH和上面的$USER都是 shell 中的变量，$表示引用变量，提示 shell 把$变量名替换成变量的值。$PATH储存了多个路径，用“:”隔开，提示了 shell 去哪里找这个程序。你也可以使用which来查找某一个程序的具体位置。输入程序的完整路径，也可以绕过$PATH运行程序。

:~$ echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin
:~$ which echo
/bin/echo
:~$ /bin/echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin

II 命令 ¶

II.1 路径 : pwd/cd ¶

在 Linux 和 MacOS 中，路径使用 / 分隔，而在 Windows 中是 \。在 Linux 和 MacOS 中，路径从 / 开始，代表根目录（包含了所有目录）；在 Windows 中，路径从盘符开始，如 C:\。

以 / 开头的路径叫绝对路径，否则就是相对路径。pwd（print working directory 的缩写）可以显示当前所在的绝对路径，cd（change directory 的缩写）可以改变当前所在路径。

. 代表当前所在目录，.. 代表父目录。

在 shell 中输入路径时，可以按 Tab 来自动补全文件名。另外，在 shell 中按↑/↓方向键，可以浏览历史命令。

:~$ pwd
/home/yourusername
:~$ cd /home
:/home$ pwd
/home
:/home$ cd ..
:/$ pwd
/
:/$ cd ./home
:/home$ pwd
/home

输入 cd - 可以移动到上次所在的目录，相当于 cd $OLDPWD，非常方便。

:/$ cd ~
:~$ pwd
/home/yourusername
:~$ echo $OLDPWD
/
:~$ cd -
/
:/$ pwd
/

II.2 ls¶

ls（list 的缩写）可以列出当前目录下有什么：

:/$ ls
bin
boot
dev
etc
home
...

绝大多数程序都可以接受以-开头的参数来改变程序的行为。例如，-h或--help一般会输出程序的帮助文本，如：

:/$ ls --help
Usage: ls [OPTION]... [FILE]...
List information about the FILEs (the current directory by default).
Sort entries alphabetically if none of -cftuvSUX nor --sort is specified.
...

[OPTION] 表示参数是可选的 显示 ls 的帮助只能使用 --help 而不能使用 -h，因为 -h 已经被其他功能占用了

其中有一行

  -l                         use a long listing format

根据这个内容，我们给ls命令附加上-l参数，有：

:/home$ ls -l
total 12
drwxr-xr-x 5 yourusername yourusername 4096 Mar 15 16:15 code
drwxr-xr-x 6 yourusername yourusername 4096 Mar 14 16:00 webpage
drwxr-xr-x 9 yourusername yourusername 4096 Mar 13 19:13 work

-l参数非常有用，可以列出详细信息。

第一列的第一个字符是d代表这是一个文件夹，下面列出了可能的类型：

然后是九个字符描述了使用此文件的权限，三个字符为一组分成三组，分别表示文件持有者、文件持有组、和其他用户的权限。每组的三个字符中，r、w、x分别代表 read 读、write 写、execute 执行权限，-代表没有权限。

例如rwxr-xr--代表文件持有者可以读、写、运行此文件，文件持有组可以读、运行此文件，其他用户只能读此文件。

第二列是有多少“硬链接”指向这个文件。

第三列和第四列，分别是文件持有者和文件持有组的名称

第五列是文件大小，默认以 byte 为单位，如果想要显示成“8M”,“13K”这种形式，只需要为ls命令附加上-h参数。

第六列就是文件的修改时间，即 mtime。

最后一列就是文件名

II.3 man¶

man可以显示一个命令的详细帮助文档，输入man ls，会显示比ls --help更加详细的命令使用帮助。

II.4 touch、mkdir、mv、cp、rm¶

touch 文件名有两个作用：

• 若文件不存在，创建这个文件
• 若文件存在，将文件的 atime 和 mtime 设置为现在的时间。

mkdir 目录名（make directory）可以创建新的文件夹，例：

:~$ mkdir case
:~$ ls -l
total 16
drwxr-xr-x 2 qssg qssg 4096 Mar 15 19:53 case
...

mv 源 目标（move），可以用来移动文件 / 文件夹，也可以用来重命名文件 / 文件夹。

根据“源”和“目标”的不同，mv会做出以下不同的行为：

• 移动：如果目标是一个存在的路径，则源会被移动到此目录下，名称不变。
• 重命名：否则，则源文件名会变为此目标文件名，如果存在同名文件，则会覆盖己存在的同名文件。

cp（copy）的使用和mv很像，会在目标目录下生成一个副本，如果需要复制一个文件夹，需要附加-r参数（recursive 递归的缩写），来递归地拷贝文件夹下所有文件。

rm 目标（remove）可以删除文件或目录，如果要删除的是一个目录，也需要附加-r参数，来执行递归地删除。默认情况下，rm命令需要你逐个确认你是否确定删除这个文件，附加-f参数可以无需再次确认， 使用-f时请保证你真的要删除，没有再次确定的机会了

III 符号 ¶

III.1 <、>、>>、|、&&、||、;¶

"< 文件 " 可以使用文件作为程序的输入，"> 文件 " 可以将程序的输出保存到文件中（不存在就会被创建）

:~$ echo hello > hello.txt
:~$ cat hello.txt
hello
:~$ cat < hello.txt
hello
:~$ cat < hello.txt > hello2.txt
:~$ cat hello2.txt
hello

上面 cat 的作用是将文件的内容展示到命令行输出。

“>”会覆盖原来存在的文件，如果文件不存在，会创建一个新文件并写入。

如果不想原来存在的文件被覆盖，而是想将新的内容加在文件末尾，可以使用“>>”

“|”长得像一个管道，它的作用就是像管道一样连接两个程序的输入与输出，它会把前面的程序的输出作为后面的程序的输入。

:~$ ls -l / | tail -n1
drwxr-xr-x  13 root root    4096 May  2  2023 var

这里的 tail -n1 表示将取输入的最后一行并输出。

&& 其实是逻辑与运算，也可以用来连接两条命令，当前面的命令执行成功时才执行后面的命令。用 && 连接多个命令，假如中间发生了错误，就不会继续执行，引发一连串的错误。

|| 相应的，逻辑或运算是当前面的命令执行失败时才执行后面的命令。可以用于设置一个“Plan B”，当前面的命令执行失败，就执行“Plan B”。

; 就是单纯的先后执行两条命令，无论成功与否，两条命令都会执行。

III.2 #¶

#表示注释，#后的文本会被忽略。

:~$ echo hello
hello
:~$ echo #hello
:~$ touch hello
:~$ touch #hello
touch: missing file operand
Try 'touch --help' for more information.

III.3 \、'、"¶

在 shell 中，有一些字符不能直接作为参数的一部分传递，例如!、$、、#、\。

使用反斜杠\可以转义单个字符，使其正常输出：

:~$ echo hello$world
hello
:~$ echo hello\$world
hello$world
:~$ echo hello     world
hello world
:~$ echo hello\ \ \ \ \ world
hello     world
:~$ echo hello\world
helloworld
:~$ echo hello\\world
hello\world

使用单引号'括起来，可以让字符串原样输出，不进行转义和替换

:~$ echo 'hello\\world'
hello\\world

使用双引号"括起来的字符串仍然有部分会被转义，参见 Quoting。

:~$ echo '$SHELL'
$SHELL
:~$ echo "$SHELL"
/bin/bash
:~$ echo "hello world"
hello world

IV sudo¶

Linux 系统中有一个用户的身份是特殊的，那就是 root 用户，root 用户拥有最高的权限，可以做几乎任何事情，直接登录到 root 用户是很危险的，因为你可能一不小心就利用 root 权限做出了一些破环性的操作（例如：误删除数据、全局修改了关键系统设置），因此，常常使用sudo 命令（意思是 do as superuser），来使用超级用户权限执行命令，这样可以让你能再次确认你的操作无误。

当你输入一个命令，发现命令行输出了“Permission denied”，很可能就是你没有合适的权限执行这个命令，只要在原命令前加上sudo就可以解决。

第一次sudo时，会输出一段这样的提示：

We trust you have received the usual lecture from the local System
Administrator. It usually boils down to these three things:
    #1) Respect the privacy of others.
    #2) Think before you type.
    #3) With great power comes great responsibility.

翻译如下：

我们确信您已经收到了本地系统管理员的例行讲解。
通常可以归结为以下三点：
    #1) 尊重他人隐私。
    #2) 打字前先思考。
    #3) 权力越大，责任越大。

“With great power comes great responsibility.”

使用 root 权限时要时刻提醒自己，谨慎对待每一个命令

下面有一个来自 MIT Missing Semester 的例子，指出了使用sudo的一个常见误区：

例如，您笔记本电脑的屏幕亮度写在 brightness 文件中，它位于

/sys/class/backlight

通过将数值写入该文件，我们可以改变屏幕的亮度。现在，蹦到您脑袋里的第一个想法可能是：

$ sudo find -L /sys/class/backlight -maxdepth 2 -name '*brightness*'
/sys/class/backlight/thinkpad_screen/brightness
$ cd /sys/class/backlight/thinkpad_screen
$ sudo echo 3 > brightness
An error occurred while redirecting file 'brightness'
open: Permission denied

出乎意料的是，我们还是得到了一个错误信息。毕竟，我们已经使用了 sudo 命令！关于 shell，有件事我们必须要知道。|、>、和 < 是通过 shell 执行的，而不是被各个程序单独执行。 echo 等程序并不知道 | 的存在，它们只知道从自己的输入输出流中进行读写。 对于上面这种情况， shell (权限为您的当前用户) 在设置 sudo echo 前尝试打开 brightness 文件并写入，但是系统拒绝了 shell 的操作因为此时 shell 不是根用户。

明白这一点后，我们可以这样操作：

$ echo 3 | sudo tee brightness

因为打开 /sys 文件的是 tee 这个程序，并且该程序以 root 权限在运行，因此操作可以进行。 这样您就可以在 /sys 中愉快地玩耍了，例如修改系统中各种LED的状态（路径可能会有所不同）：

$ echo 1 | sudo tee /sys/class/leds/input6::scrolllock/brightness

V chmod¶

前面我们提到了文件的三种权限rwx，使用chmod可以调整这些权限。

chmod 可以使用两种语法，字符串语法和数字语法。

V.1 字符串语法 ¶

• 用ugoa四个字母表示设置哪些人的权限
• 用+-=三个字母表示如何改变权限
• 用rwx表示什么权限

例如：

chmod ug+rw file表示文件拥有者所在的组的所有人添加读取和写入 file 的权限。

chmod a-w file表示所有人都不能写入 file。

chmod ug=rwx,o=x file表示文件拥有者所在的组的所有人都可以读、写、运行 file，其他人只能运行 file

V.2 八进制数字语法 ¶

一共有三种权限rwx，\(2^3=8\)，可以使用 8 个数字来表示某种人的权限，权限又分为针对三种人ugo，于是，一个文件的权限可以用三个 0-7 的数字表示。

rwx三种权限从高位到低位可以组成一个三位二进制数，0代表没有这种权限，1代表有，再将这个二进制数转化成八进制（或者十进制，在这里结果是一样的），就得到了对应的数字，下面列出了 0-7 对应的权限：

例如：

• chmod 777 file代表所有人都有 file 的所有权限
• chmod 755 file代表 file 的权限是rwxr-xr-x

755 是创建新文件夹的默认权限

• chmod 644 file代表 file 的权限是rw-r--r--

644 是创建新文件的默认权限

使用数字来设置权限，可以仅仅用三个字符就设置好每一个权限，非常方便快捷。

其他常用 ¶

VI.1 原课程链接：¶

MIT The Missing Semester of Your CS Education

GNU manual documents

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