前言

最近在学习MIT的“计算机科学教育中缺失的一课(The Missing Semester of Your CS Education)”,这篇博客既是shell常用命令的备忘,也是这门课程的学习笔记。

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,其他的shell还有:zsh、fish、csh等。

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shell

进入shell,可以看到这样的一行提示:

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cyrus:~$
  • cyrus代表当前用户的用户名,也可以使用echo $USER来查看;
  • ~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。

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

直接输入一个程序的名称就可以运行,例如,Linux中有一个程序叫做date,直接输入程序的名字,就可以运行它,这个程序将输出当前的时间:

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cyrus:~$ date
Wed Nov 1 14:07:54 CST 2023

程序可以附加参数,例如:

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cyrus:~$ 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'"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。

想要了解更多关于PATH的内容可以查看我的另一篇博客

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

路径、pwdcd

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:\

/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。

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

注意输入cd命令后,“cyrus:”后面的路径改变了。

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

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

常用的快捷键

最常用的两个

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

也很重要的其他

  • Ctrl + A 可以跳转到行首(助记:a是第一个字母,所以是行首)
  • Ctrl + E 可以跳转到行尾(助记:e -> end)
  • Ctrl + R 打开历史命令搜索,可以搜索之前使用过的指令,非常好用
  • Ctrl + L 清屏,和使用 clear 命令效果相同
  • Ctrl + C 强行终止当前程序

ls

ls(list的缩写)可以列出当前目录下有什么:

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cyrus:/$ 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--help一般会输出程序的帮助文本,如:

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cyrus:/$ 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.
...

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

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-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:

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cyrus:/home$ ls -l
drwxr-x--- 20 cyrus cyrus 4096 Oct 26 19:09 cyrus

-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:

标识符 类型 英文
常规文件 regular file
d 文件目录 directory
c 字符设备文件 character device file
b 块设备文件 block device file
s 本地socket文件 local socket file
p 命名管道 named pipe
l 符号链接 symbolic link

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,rwx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

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。

<>>>|

“< 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)

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

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cyrus:~$ 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。

touchmkdirmvcprm

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atimemtime设置为现在的时间。

mkdir 目录名(make directory)可以创建新的文件夹,例:

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cyrus:~$ mkdir new_dir
cyrus:~$ ls -l
...
drwxr-xr-x 2 cyrus cyrus 4096 Nov 1 15:55 new_dir
...

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

#

#表示注释,#后的文本会被忽略。

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cyrus:~$ echo hello
hello
cyrus:~$ echo #hello

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

\'"

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:

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

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

使用双引号"括起来的字符串仍然会被转义,参见Quoting

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

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:

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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:

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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

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>/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:

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>$ 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:

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>$ 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):

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

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。

字符串语法

  • ugoa四个字母表示设置哪些人的权限
  • +-=三个字母表示如何改变权限
  • rwx表示什么权限
符号 含义
u user,文件的拥有者
g group,文件拥有者所在的组的其他人
o others,除了ug的其他人
a all,所有人
+ 添加权限
- 减少权限
= 设置权限
r read,读取
w write,写入
x execute,执行

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

八进制数字语法

一共有三种权限rwx23=82^3=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:

八进制 二进制 权限
0 000
1 001 –x
2 010 -w-
3 011 -wx
4 100 r–
5 101 r-x
6 110 rw-
7 111 rwx

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。

相关链接

MIT The Missing Semester of Your CS Education
GNU manual documents