精通Linux系列三：Linux命令行Shell

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为了在Linux系统上运行命令，你需要一个地方来输入它们。这个“地方”被称为shell，这是Linux的命令行用户界面：你输入一个命令，按回车，然后shell就会运行你请求的程序。

例如，要查看谁在电脑上登录了，你可以在shell中执行这个命令：

→ who
silver       :0    Sep 23 20:44
byrnes    pts/0    Sep 15 13:51
barrett   pts/1    Sep 22 21:15
silver    pts/2    Sep 22 21:18

一个命令也可以同时调用多个程序，甚至可以将程序连接在一起，使它们互相交互。这里有一个命令，它将who程序的输出重定向为wc程序的输入，wc程序可以计算文件中的文本行数；结果就是who的输出中的行数：

→ who | wc -l
4

告诉你有多少用户正在登录。竖线，叫做管道，连接了who和wc。

shell实际上也是一个程序，而且Linux有好几种。我们主要关注的是bash（Bourne-Again Shell），位于*/bin/bash*，通常是Linux发行版的默认选项。要查看你是否正在运行bash，输入：

→ echo $SHELL
/bin/bash

Shell与程序的区别

当你运行一个命令时，它可能会调用一个Linux程序（像who），或者可能是一个内置命令，是shell本身的一个功能。你可以使用type命令来区分：

→ type who
who is /usr/bin/who
→ type cd
cd is a shell builtin

bash Shell的一些特性

shell不仅仅是运行命令。它还具有强大的功能来使这个任务更容易：用于匹配文件名的通配符，“命令历史”用于快速回调之前的命令，管道用于将一个命令的输出变为另一个命令的输入，变量用于存储shell使用的值，等等。花时间学习这些功能，你会在Linux上变得更快、更高效。让我们浅尝辄止的为你介绍这些有用的工具。（要查看完整的文档，运行info bash。）

通配符

通配符是一种用于表示具有相似名称的文件集合的简写。例如，a*表示所有以小写字母“a”开头的文件。通配符由shell“展开”为实际匹配的文件名集合。所以，如果你输入：

→ ls a*

shell首先将a*展开为你当前目录中以“a”开头的文件名，就像你输入的那样：

→ ls aardvark adamantium apple

ls从来不知道你使用了通配符：它只看到shell展开通配符后的最终文件名列表。这意味着每一个Linux命令，无论其来源，都可以与通配符和其他shell特性一起使用。这一点非常重要。许多Linux用户错误地认为程序会扩展自己的通配符。但事实并非如此。通配符完全由shell在关联的程序运行之前处理。

点文件

以点开始的文件名，在Linux中被称为点文件，是特殊的。当你以一个点开始命名文件时，它将不会被一些程序显示：

• • ls会从目录列表中省略这个文件，除非你提供-a选项。

• • shell的通配符不会匹配开始的点。

实际上，除非你明确要求查看它们，否则点文件是隐藏的。因此，有时它们被称为“隐藏文件”。

通配符永远不会匹配两个字符：一个开始的点，和目录斜杠(/)。这些必须按字面给出，比如.pro*来匹配*.profile，或者/etc/*conf来匹配/etc目录中以conf*结束的所有文件名。

通配符	含义
*	零个或多个连续的字符
?	任意单个字符
[*set*]	给定*set*中的任何单个字符，最常见的是一串字符，如[aeiouAEIOU]表示所有的元音，或者带破折号的范围，如[A-Z]表示所有的大写字母
[^*set*]	不在给定*set*中的任何单个字符，如[^0-9]表示任何非数字字符
[!*set*]	与[^*set*]相同

当使用字符集时，如果你想在集合中包含一个字面上的破折号，把它放在首位或者末位。要在集合中包含一个字面上的关闭方括号，把它放在首位。要字面上包含^或!符号，不要把它放在首位。

花括号扩展

与通配符类似，带有花括号的表达式也会扩展成命令的多个参数。逗号分隔的表达式：

{X,YY,ZZZ}

首先扩展为X，然后是YY，最后是ZZZ，在命令行中，就像这样：

→ echo sand{X,YY,ZZZ}wich
sandXwich sandYYwich sandZZZwich

花括号适用于任何字符串，不像通配符，它们只有在匹配到现有文件名时才会扩展。

Shell变量

你可以通过赋值来定义变量及其值：

→ MYVAR=3

要引用一个值，只需在变量名前加一个美元符号：

→ echo $MYVAR
3

一些变量是系统的，通常在你登录时由shell定义：

变量	含义
DISPLAY	你的X窗口显示名
HOME	你的主目录，例如 /home/smith
LOGNAME	你的登录名，例如 smith
MAIL	你的收件邮箱，例如 /var/spool/mail/smith
OLDPWD	你的shell在最后一个cd命令之前的目录
PATH	你的shell搜索路径：由冒号分隔的目录
PWD	你的shell的当前目录
SHELL	你的shell路径（例如，*/bin/bash*）
TERM	你的终端类型（例如，xterm或vt100）
USER	你的登录名

变量的作用范围（即，哪些程序知道它）默认是在定义它的shell中。要使变量及其值可用于shell调用的其他程序（即，子shell），使用export命令：

→ export MYVAR

或者简写形式：

→ export MYVAR=3

你的变量现在被称为环境变量，因为它对你的shell的“环境”中的其他程序可用。所以在前面的例子中，导出的变量MYVAR对由同一个shell运行的所有程序（包括shell脚本：参见[“Variables”]）都可用。

要列出shell的环境变量，运行：

→ printenv

要为特定程序提供环境变量的值一次，将*variable=value*添加到命令行前面：

→ printenv HOME
/home/smith
→ HOME=/home/sally printenv HOME
/home/sally
→ printenv HOME
/home/smith            原始值不受影响

搜索路径

程序散布在Linux文件系统的各处，比如*/bin和/usr/bin*这样的目录。当你通过shell命令运行程序时，shell是如何找到它的？关键的变量PATH告诉shell在哪里查找。当你输入任何命令：

→ who

shell通过搜索Linux目录来找到who程序。shell查阅PATH的值，这是由冒号分隔的一系列目录：

→ echo $PATH
/usr/local/bin:/bin:/usr/bin

并在这些目录中查找who命令。如果它找到了who（比如，*/usr/bin/who*），它就运行该命令。否则，它会报告一个错误，比如：

bash: who: command not found

要暂时向你的shell的搜索路径添加目录，可以修改它的PATH变量。例如，要将*/usr/sbin*添加到你的shell的搜索路径中：

→ PATH=$PATH:/usr/sbin
→ echo $PATH
/usr/local/bin:/bin:/usr/bin:/usr/sbin

这个改变只影响当前的shell。要使它永久有效，可以在你的启动文件*/.bash_profile中修改PATH变量。然后注销并重新登录，或者在你的所有打开的shell窗口中手动运行你的/.bash_profile*启动文件：

→ . $HOME/.bash_profile

别名

内建命令alias可以定义一个方便的简写来替代长命令，以节省打字。比如：

→ alias ll='ls -lG'

定义了一个新命令ll，用来运行ls -lG：

→ ll
总计 436
-rw-r--r--    1 smith     3584 Oct 11 14:59 file1
-rwxr-xr-x    1 smith       72 Aug  6 23:04 file2
...

在你的 ~/.bash_aliases 文件中定义别名，就可以在你每次登录时使用了。输入alias可以查看你所有的别名。

输入/输出重定向

Shell可以将标准输入、标准输出和标准错误重定向到文件（参见["输入和输出"]）。换句话说，任何从标准输入读取的命令都可以使用Shell的 < 操作符将输入来自文件：

→ any command < infile

同样，任何写到标准输出的命令都可以改为写到文件：

→ any command > outfile      创建/覆盖 outfile
→ any command >> outfile     追加到 outfile

写到标准错误的命令也可以将其输出重定向到文件，而标准输出仍然显示在屏幕上：

→ any command 2> errorfile

要将标准输出和标准错误都重定向到文件：

→ any command > outfile 2> errorfile   分别到两个文件
→ any command >& outfile               同一个文件
→ any command &> outfile               同一个文件

管道

你可以用Shell的管道（|）操作符将一个命令的标准输出重定向为另一个命令的标准输入。（在美国键盘上，你可以在Enter键上方找到这个符号。）比如：

→ who | sort

将who的输出发送到sort程序，打印一个按字母顺序排序的已登录用户列表。多个管道也可以工作。在这里，我们再次排序who的输出，提取第一列的信息（使用awk），并一页一页地显示结果（使用less）：

→ who | sort | awk '{print $1}' | less

进程替换

管道让你可以将一个程序的输出发送给另一个程序。一个更高级的特性，进程替换，让该输出可以伪装成一个命名文件。考虑一个比较两个文件内容的程序。用进程替换操作符，<()，你可以比较两个程序的输出。

假设你有一个文件夹装满了成对的JPEG和文本文件：

→ ls jpegexample
file1.jpg  file1.  file2.jpg  file2. ...

你想确认每个JPEG文件是否都有对应的文本文件，反之亦然。通常，你可能会创建两个临时文件，一个包含JPEG文件名，另一个包含文本文件名，用cut移除文件扩展名，然后用diff比较两个临时文件：

→ cd jpegexample
→ ls *.jpg | cut -d. -f1 > /tmp/jpegs
→ ls *. | cut -d. -f1 > /tmp/texts
→ diff /tmp/jpegs /tmp/texts
5a6
> file6       没有找到file6.jpg
8d8
< file9       没有找到file9.

有了进程替换，你可以用一条命令完成同样的任务，而不需要临时文件：

→ diff <(ls *.jpg|cut -d. -f1) <(ls *.|cut -d. -f1)

每个<()操作符都代表了命令行上的一个文件名，就像那个“文件”包含了ls和cut的输出。

组合命令

要在单个命令行上顺序调用几个命令，用分号隔开它们：

→ command1 ; command2 ; command3

要运行一连串的命令，如果有任何一个失败就停止执行，用&&（“和”）符号隔开它们：

→ command1 && command2 && command3

要运行一连串的命令，只要有一个成功就停止执行，用||（“或”）符号隔开它们：

→ command1 || command2 || command3

引用

通常情况下，Shell把空格简单地视为命令行上单词的分隔符。如果你想让一个单词包含空格（例如，一个带空格的文件名），就用单引号或双引号把它括起来，这样Shell就会把它当成一个整体。单引号会原样处理它们的内容，而双引号则让Shell结构（例如变量）可以被求值：

→ echo '变量HOME的值是 $HOME'
变量HOME的值是 $HOME
→ echo "变量HOME的值是 $HOME"
变量HOME的值是 /home/smith

反引号（``）会使它们的内容被视为Shell命令进行求值。内容会被替换为命令的标准输出：

→ date +%Y           打印当前年份
2023
→ echo 今年是 `date +%Y`
今年是 2023

美元符号和括号等同于反引号：

→ echo 今年是 $(date +%Y)
今年是 2023

但是它们优于反引号，因为它们可以被嵌套使用：

→ echo 明年是 $(expr $(date +%Y) + 1)
明年是 2024

转义

如果一个字符对于Shell来说具有特殊含义，但你希望它被原样使用（例如，*作为实际的星号而不是通配符），那么就在该字符前加上反斜线“\”字符。这就叫做转义特殊字符：

→ echo a*        作为通配符，匹配“a”开头的文件名
aardvark  adamantium  apple
→ echo a\*                  作为实际的星号
a*
→ echo "我住在 $HOME"    打印变量的值
我住在 /home/smith
→ echo "我住在 \$HOME"   一个实际的美元符号
我住在 $HOME

你也可以转义控制字符（制表符、换行符、^D等），以便它们在命令行中被原样使用，如果你在它们前加上^V。这对于制表符尤其有用，因为Shell否则会用它们进行文件名补全。

→ echo "这里和这里之间有一个制表符^V    "
这里和这里之间有一个制表符

命令行编辑

Bash允许你编辑你正在操作的命令行，使用的快捷键受到了文本编辑器emacs和vi的启发（参见[“文件创建和编辑”]）。要启用emacs键的命令行编辑，运行此命令（并把它放在你的*~/.bash_profile*中使其永久生效）：

→ set -o emacs

对于vi（或vim）键：

→ set -o vi

emacs键盘操作	vi键盘操作 (按ESC后)	意义
^P 或 上箭头	k	转到前一条命令
^N 或 下箭头	j	转到下一条命令
^R		交互式地搜索前一条命令
^F 或 右箭头	l	向前移动一个字符
^B 或 左箭头	h	向后移动一个字符
^A	0	转到行首
^E	$	转到行尾
^D	x	删除下一个字符
^U	^U	清除整行

命令历史

你可以回顾你之前运行过的命令，即Shell的历史记录，并重新执行它们。一些有用的与历史记录相关的命令如下：

命令	含义
history	打印你的历史记录
history N	打印你历史记录中最近的 N 条命令
history -c	清除（删除）你的历史记录
!!	重新执行上一条命令
!N	重新执行你历史记录中编号为 N 的命令
!-N	重新执行你输入的 N 条命令前的命令
!$	代表上一条命令的最后一个参数；在执行可能会损坏操作的命令之前，检查文件是否存在，例如删除它们：→ **ls z*** zebra. zookeeper → **rm !$** 等同于 "rm z*"
!*	代表上一条命令的所有参数：→ **ls myfile emptyfile hugefile** emptyfile hugefile myfile → **wc !*** 18 211 1168 myfile 0 0 0 emptyfile 333563 2737539 18577838 hugefile 333581 2737750 18579006 total

文件名补全

在输入文件名的过程中，按下Tab键，Shell会自动为你补全（完成输入）文件名。如果有几个文件名符合你到目前为止输入的内容，Shell会发出蜂鸣声，表明匹配是模糊的。立即再按Tab键，Shell会提供选择项。试试看：

→ cd /usr/bin
→ ls un<Tab><Tab>

Shell将显示 /usr/bin中所有以 un 开头的文件，如 uniq 和 unzip。输入几个更多的字符以消除你的选择的模糊性，然后再按Tab键。

Shell job控制

jobs	列出你的作业.
&	在后台运行一个作业.
^Z	暂停当前的（前台）作业.
suspend	暂停一个Shell.
fg	恢复一个作业：将它带到前台.
bg	让一个被暂停的作业在后台运行.

所有Linux shell都有作业控制功能：能够在后台（在幕后进行多任务处理）和前台（作为你Shell提示符的活动进程运行）运行命令的能力。一个作业就是Shell的工作单位。当你交互式地运行一个命令时，你当前的Shell将它视为一个作业。当命令完成时，相关联的作业就消失了。作业比Linux进程的级别更高；Linux操作系统对它们一无所知。它们只是Shell的构造。以下是关于作业控制的一些重要词汇：

• • 前台作业在Shell中运行，占用Shell提示符，所以你不能运行另一个命令

• • 后台作业在Shell中运行，但不占用Shell提示符，所以你可以在同一个Shell中运行另一个命令

• • 暂停临时停止一个前台作业

• • 恢复使一个被暂停的作业再次在前台运行

jobs

内置命令 jobs 列出你当前Shell中运行的作业：

→ jobs
[1]-  正在运行        emacs myfile &
[2]+  已停止         ssh example.com

左边的整数是作业号，加号标识默认受 fg（前台）和 bg（后台）命令影响的作业。

&

放在命令行的末尾，& 让给定的命令作为一个后台作业运行：

→ emacs myfile &
[2] 28090

Shell的回应包括作业号（2）和命令的进程ID（28090）。

^Z

在Shell中输入 ^Z，当一个作业在前台运行时，将暂停该作业。它只是停止运行，但它的状态被记住了：

→ sleep 10        等待10秒
^Z
[1]+  已停止          sleep 10
→

现在你已经准备好输入 bg 把命令放到后台，或者 fg 在前台恢复它。你也可以让它暂停并运行其他命令。

suspend

内置命令 suspend 会尽可能暂停当前的Shell，就像你对Shell本身输入了 ^Z。例如，如果你用 sudo 命令创建了一个超级用户Shell，并想要返回到你原来的Shell：

→ whoami
smith
→ sudo bash
Password: *******# whoami
root
# suspend
[1]+  已停止         sudo bash
→ whoami
smith

bg

bg [%jobid]

内置命令 bg 将一个被暂停的作业发送到后台运行。如果没有参数，bg 操作最近被暂停的作业。要指定特定的作业（由 jobs 命令显示），提供一个百分号前面的作业号：

→ bg %2

有些类型的交互式作业不能保持在后台运行，例如，如果它们正在等待输入。如果你试图这样做，Shell将暂停作业并显示：

[2]+  已停止     命令行在此

现在你可以恢复作业（使用 fg）并继续。

fg

fg [%jobid]

内置命令 fg 将一个被暂停或后台运行的作业带到前台。如果没有参数，它选择一个作业，通常是最近被暂停或后台运行的一个。要指定特定的作业（如 jobs 命令所示），提供一个百分号前面的作业号：

→ fg %2

同时运行多个Shell

job允许你同时管理多个命令，但是一次只能有一个在前台运行。更强大的是，你也可以同时运行多个shell，每个shell都有一个前台命令和任意数量的后台命令。

如果你的Linux计算机运行的是如KDE或Gnome这样的窗口系统，你可以通过打开多个shell窗口同时轻松运行多个shell。此外，某些shell窗口程序，如KDE的konsole，可以在一个窗口中打开多个标签页，每个标签页都运行一个shell。

即使没有窗口系统——比如，通过SSH网络连接——你也可以同时管理多个shell。screen程序使用普通的ASCII终端来模拟多个窗口，每个窗口都运行一个shell。使用特殊的按键，你可以随意从一个模拟窗口切换到另一个。(tmux就是另一个这样的程序。)要开始一个screen会话，只需运行：

→ screen

你可能会看到一些介绍性的信息，然后就是你的普通shell提示符。看起来好像什么都没发生，但是你现在已经在一个虚拟的“窗口”内运行了一个新的shell。screen程序提供了10个这样的窗口，标签从0到9。

输入一个简单的命令，如ls，然后按^A^C（control-A，control-C）。屏幕会清空，并显示一个新的shell提示符。你实际上是在查看第二个独立的“窗口”。运行一个不同的命令（比如df），然后按^A^A，你就会切换回第一个窗口，在那里你的ls输出现在再次可见。再次按^A^A就可以切换回第二个窗口。以下是一些常用的screen按键（查看manpage或键入^A?获取屏幕帮助）：

^A?	帮助：显示所有按键命令。
^A^C	创建一个窗口。
^A0, ^A1 ... ^A9	切换到窗口0到9，依次类推。
^A'	提示输入一个窗口编号（0-9），然后切换到它。
^A^N	数字上切换到下一个窗口。
^A^P	数字上切换到前一个窗口。
^A^A	切换到最近使用过的另一个窗口（在两个窗口之间切换）。
^A^W	列出所有你的窗口。
^AN	显示当前窗口编号。（注意，N是大写的。）
^Aa	向你的shell发送一个真正的control-A，被screen忽略。在bash中，control-A通常将光标移动到命令行的开始。（注意，第二个a是小写的。）
^D	结束当前的shell。这是普通的“文件结束”按键，解释在[“终止一个Shell”]，可以关闭任何shell。
^A\	杀掉所有窗口并终止screen。

在screen窗口中运行文本编辑器时要小心。screen会捕获所有你的control-A按键，即使它们是作为编辑命令的。键入^Aa将真正的control-A发送给你的应用程序。

终止正在进行的命令

如果你从前台运行的shell启动了一个命令，并想立即终止它，可以输入^C。shell会识别^C为“立即终止当前前台命令”。所以，如果你正在显示一个非常长的文件（比如，使用cat命令），并想停止，输入^C：

→ cat hugefile
Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing
odio. Praesent libero. Sed cursus ante dapibus diam.
quis sem at nibh elementum blah blah blah ^C
→

要终止在后台运行的程序，你可以用fg将其带到前台，然后输入^C：

→ sleep 50 &
[1] 12752
→ jobs
[1]-  Running       sleep 50 &
→ fg %1
sleep 50
^C
→

或者，你也可以使用kill命令（参见[“控制进程”]）。

在被杀掉后的程序

用^C杀掉前台程序可能会让你的shell处于奇怪或无响应的状态，可能不会显示你输入的按键。这是因为被杀掉的程序没有机会清理自己的环境。如果这种情况发生，你可以：

1. 1. 按^J来得到一个shell提示符。这个按键产生的字符与Enter键（新行）相同，但即使Enter键不工作，它也会工作。

2. 2. 输入shell命令reset（即使你输入时字母不显示），然后再次按^J来运行这个命令。这应该可以将你的shell恢复正常。

输入^C并不是一个友好的结束程序的方式。如果程序有自己的退出方式，尽可能使用那个（参见前面的侧边栏获取详细信息）。

^C只在shell中起作用。如果在非shell窗口的应用程序中输入，可能不会有任何效果。此外，一些命令行程序被编写成“捕获”^C并忽略它：一个例子是文本编辑器emacs。

终止一个Shell

要终止一个shell，可以运行exit命令或者输入^D。

→ exit

定制Shell行为

要配置所有的shell以特定的方式工作，编辑你的家目录中的*.bash_profile* 和 .bashrc 文件。每次你登录(~/.bash_profile)或打开一个shell(~/.bashrc)时，这些文件都会执行。它们可以设置变量和别名，运行程序，打印你的星座，或者你喜欢的任何事情。

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你好，我是拾叁，7年开发老司机、互联网两年外企5年。怼得过阿三老美，也被PR comments搞崩溃过。这些年我打过工，创过业，接过私活，也混过upwork。赚过钱也亏过钱。一路过来，给我最深的感受就是不管学什么，一定要不断学习。只要你能坚持下来，就很容易实现弯道超车！所以，不要问我现在干什么是否来得及。如果你还没什么方向，可以先关注我，这里会经常分享一些前沿资讯和编程知识，帮你积累弯道超车的资本。