第8讲：使用Linux命令（上）

用户输入命令 -> Shell解析命令 -> 调用应用程序
-> 应用程序通过系统调用API使用内核服务
-> 内核执行完毕返回结果 -> Shell显示结果

# 方法1：查看环境变量 SHELL（显示当前用户的默认 Shell）
echo $SHELL
# 输出示例：/bin/bash

# 方法2：查看当前进程的 Shell
ps -p $$
# 输出示例：
#   PID TTY          TIME CMD
#  1234 pts/0    00:00:00 bash

# 方法3：查看 /etc/passwd 中当前用户配置的 Shell
grep "^$(whoami):" /etc/passwd | cut -d: -f7

cat /etc/shells
# 输出示例：
# /bin/sh
# /bin/bash
# /usr/bin/bash
# /bin/rbash
# /bin/dash
# /usr/bin/dash
# /usr/bin/tmux
# /usr/bin/screen

# 示例：输入 cd /h 然后按 Tab，自动补全为 cd /home/
# 示例：输入 ls D 然后按两次 Tab，列出所有以 D 开头的文件
Desktop/  Documents/  Downloads/

history          # 查看所有历史命令（默认保存最近1000条）
history 10       # 查看最近10条历史命令

!n               # 执行历史记录中编号为 n 的命令（如 !520 执行第520条）
!!               # 执行上一条命令（等价于按上箭头再回车）
!$               # 引用上一条命令的最后一个参数

# 示例：
mkdir /tmp/test_dir
cd !$            # 等价于 cd /tmp/test_dir

!ls              # 执行最近一条以 ls 开头的命令

(reverse-i-search)`echo': echo "Hello World"

alias                    # 查看当前所有别名

# 定义别名
alias ll='ls -alF'       # 最常用的别名，显示详细信息并标记文件类型
alias la='ls -A'         # 列出所有文件（含隐藏文件，但不含 . 和 ..）
alias grep='grep --color=auto'   # grep 搜索结果高亮显示
alias rm='rm -i'         # 删除前确认（防止误删）

# 取消别名
unalias ll

# 编辑 ~/.bashrc 并添加：
echo "alias ll='ls -alF'" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc          # 立即生效，无需重新登录

命令 [选项] [参数]

# 示例：选项和参数的区别
ls -l /home          # -l 是选项（控制显示格式），/home 是参数（要操作的对象）
grep -n "error" log  # -n 是选项（显示行号），"error" 和 log 是参数

# --help：查看外部命令的简要帮助
ls --help            # 列出 ls 的所有选项

# help：查看 Shell 内置命令的帮助
help cd              # 查看 cd 命令的帮助（cd 是内置命令，没有 --help）
help echo            # 查看 echo 的帮助

# man：查看详细手册
man ls               # ls 的完整手册，包括所有选项、退出状态、作者、BUG等

type cd              # 输出：cd is a shell builtin
type ls              # 输出：ls is aliased to `ls --color=auto'
which ls             # 输出：/usr/bin/ls（外部命令的路径）

info ls              # 以超文本格式查看 ls 手册
info coreutils       # 查看 coreutils 整体文档（包含 ls、cp、mv 等）

man 3 printf         # 查 C 库函数 printf（格式化输出）
man 1 printf         # 查 Shell 命令 printf（Shell 格式化输出）
man 5 passwd         # 查 /etc/passwd 文件的格式说明
man 1 passwd         # 查 passwd 命令（修改密码）

man -k keyword       # 在所有手册的 NAME 节中搜索关键词（等价于 apropos 命令）
man -k print         # 搜索所有名称或描述中包含 "print" 的手册页
man -f ls            # 精确搜索命令名（等价于 whatis 命令），显示在哪些章节出现

# 示例：
man -k sort
# 输出：
# sort (1)             - sort lines of text files
# tsort (1)            - perform topological sort
# ...

man -f printf
# 输出：
# printf (1)           - format and print data
# printf (3)           - formatted output conversion

ls                  # 列出当前目录内容（不含隐藏文件）
ls -a               # 包含隐藏文件（以 . 开头的文件）
ls -A               # 包含隐藏文件，但不显示 .（当前目录）和 ..（上级目录）
ls -l               # 详细信息格式（权限、链接数、所有者、大小、修改时间、文件名）
ls -lh              # 详细信息 + 人类可读的文件大小（如 1.5K、4.0M）
ls -la              # 组合选项：详细信息 + 隐藏文件
ls -lS              # 按文件大小从大到小排序（S = Sort by size）
ls -lt              # 按修改时间从新到旧排序（t = time）
ls -lr              # 反向排序（r = reverse），常与 -t 或 -S 组合
ls -ltr             # 按修改时间从旧到新（最常用的组合之一）
ls -R               # 递归列出所有子目录内容
ls -F               # 在目录名后加 /，可执行文件后加 *，链接后加 @
ls -i               # 显示 inode 号
ls --color=auto     # 按文件类型着色（通常已在 ~/.bashrc 中通过别名默认启用）

drwxr-xr-x 2 fire fire 4096 Jul 22 10:30 Desktop
|  |  |  |  |    |     |    |         |
|  |  |  |  |    |     |    |         +-- 文件名
|  |  |  |  |    |     |    +-- 修改时间（月 日 时间）
|  |  |  |  |    |     +-- 文件大小（字节）
|  |  |  |  |    +-- 所属组
|  |  |  |  +-- 所有者
|  |  |  +-- 硬链接数
|  |  +-- 其他用户权限
|  +-- 组权限
+-- 文件类型 + 所有者权限（d=目录, -=普通文件, l=链接）

# 实操示例
ls *.c              # 列出所有 C 源文件
ls report?.pdf      # 列出 report1.pdf、report2.pdf 等（单个字符）
ls [A-Z]*.log       # 列出以大写字母开头的 .log 文件
ls *.{py,sh}        # 列出所有 .py 和 .sh 文件

cd /                # 到根目录
cd ..               # 返回上级目录
cd ../..            # 返回上两级目录
cd ~                # 回到家目录（等价于 cd $HOME 或 cd）
cd -                # 切换到上一个工作目录（在两边来回切换非常实用）
cd /home/fire/doc   # 到指定绝对路径

pwd                 # 显示当前工作目录的完整路径
# 输出示例：/home/fire

pwd -P              # 如果用符号链接进入了某个目录，-P 显示真实的物理路径
# 示例：/var/run 是 /run 的符号链接，pwd 显示 /var/run，pwd -P 显示 /run

mkdir mydir         # 创建单个目录
mkdir -p a/b/c/d    # 递归创建多级目录（如果中间目录不存在，自动创建）
mkdir -p /home/fire/projects/myapp/src   # 一键创建完整目录树
mkdir -m 755 mydir  # 创建目录的同时指定权限（755 = rwxr-xr-x）

# 实操示例：创建项目目录结构
mkdir -p ~/myproject/{src,docs,tests,config}
# 等价于分别执行：
# mkdir ~/myproject/src
# mkdir ~/myproject/docs
# mkdir ~/myproject/tests
# mkdir ~/myproject/config

rmdir emptydir       # 只能删除空目录，如果目录非空会报错
rmdir -p a/b/c       # 递归删除路径上的所有空目录

mv old.txt new.txt          # 重命名文件
mv file.txt /tmp/           # 将文件移动到 /tmp 目录
mv dir1 /home/user/backup/  # 将整个目录移动到其他位置
mv -i src.txt dest.txt      # 如果目标已存在，提示是否覆盖
mv -v file.txt /tmp/        # 显示移动过程的详细信息

# Ubuntu/Debian
sudo apt install tree

# 基本用法
tree                # 以树状图显示当前目录结构
tree /home/fire     # 显示指定目录的树状结构
tree -L 2           # 只显示2层深度（-L 指定层级）
tree -d             # 只显示目录，不显示文件
tree -a             # 包含隐藏文件
tree -h             # 同时显示文件大小（human-readable）
tree -f             # 显示每个文件的完整路径

# 实操示例
mkdir -p ~/demo/{src,include,lib,tests}
touch ~/demo/src/main.c
touch ~/demo/include/header.h
tree ~/demo
# 输出：
# /home/fire/demo
# |-- include
# |   `-- header.h
# |-- lib
# |-- src
# |   `-- main.c
# `-- tests

touch newfile.txt            # 创建一个空文件（如果不存在）
touch existing.txt           # 如果文件已存在，更新其访问时间和修改时间为当前时间
touch -t 202501011200 a.txt  # 将文件时间戳设置为指定时间（2025-01-01 12:00）

# 实操示例：批量创建多个文件
touch file{1..5}.txt
# 等效于：touch file1.txt file2.txt file3.txt file4.txt file5.txt

cat file.txt             # 显示文件全部内容
cat -n file.txt          # 显示行号
cat -b file.txt          # 对非空行显示行号
cat -A file.txt          # 显示所有不可见字符（制表符显示为^I，行尾显示$）
cat file1.txt file2.txt  # 依次显示多个文件的内容（拼接）
cat file1.txt file2.txt > merged.txt  # 将多个文件合并输出到新文件

more large_file.txt      # 分页显示，按 Space 翻页，按 Enter 翻一行，按 q 退出

less large_file.txt      # 分页显示，支持上下翻页和搜索

head file.txt            # 默认显示前 10 行
head -n 20 file.txt      # 显示前 20 行
head -n -5 file.txt      # 显示除最后 5 行外的所有行

tail file.txt            # 默认显示最后 10 行
tail -n 20 file.txt      # 显示最后 20 行
tail -n +5 file.txt      # 从第 5 行开始显示到末尾

tail -f /var/log/syslog       # 实时查看系统日志的新增内容（Ctrl+C 退出）
tail -F /var/log/app.log      # -F 与 -f 类似，但文件轮转后会自动重新打开

# 实操示例：终端1
tail -f /var/log/syslog

# 终端2
logger "test log message"
# 此时终端1立即显示新加入的日志行

echo "Hello World"                   # 终端显示：Hello World
echo -e "Line1\nLine2"               # -e 启用转义字符：\n 换行，\t 制表符
echo -e "Col1\tCol2\tCol3"           # 输出带制表符分隔的内容
echo -n "No newline"                 # -n 不在末尾添加换行符
echo $PATH                           # 输出环境变量的值
echo "当前用户: $(whoami)"           # 在字符串中嵌入命令执行结果

# 实操示例
echo -e "名称\t数量\t价格\n苹果\t3\t15元\n香蕉\t5\t10元"
# 输出：
# 名称    数量    价格
# 苹果    3       15元
# 香蕉    5       10元

# > 覆盖重定向（先清空文件，再写入）
echo "Hello" > file.txt         # 将 Hello 写入 file.txt（覆盖原内容）

# >> 追加重定向（在文件末尾添加）
echo "World" >> file.txt        # 将 World 追加到 file.txt 末尾

# 2> 错误重定向（只捕获错误输出）
ls /nonexistent 2> error.log    # 错误信息写入 error.log，正常输出仍显示在终端

# 2>> 追加错误重定向
ls /nonexistent 2>> error.log   # 错误信息追加到 error.log

# &> 同时重定向标准输出和错误输出
ls /tmp /nonexistent &> all.log # 正常输出和错误输出都写入 all.log

# > /dev/null 丢弃输出
ls > /dev/null                  # 正常输出被丢弃
ls 2> /dev/null                 # 错误输出被丢弃
ls &> /dev/null                 # 所有输出被丢弃（静默模式）

# 实操示例：区分 stdout 和 stderr
ls /home /nonexistent > ok.txt 2> err.txt
# ok.txt 中包含：/home 目录下的文件列表
# err.txt 中包含：ls: cannot access '/nonexistent': No such file or directory

命令A | 命令B | 命令C ...

# 基础用法
ls -l | grep ".txt"           # 从 ls 输出中过滤出 .txt 文件

# 多级管道
cat access.log | grep "ERROR" | cut -d' ' -f1 | sort | uniq -c | sort -rn
# 分解说明：
# cat access.log          - 读取日志文件
# grep "ERROR"            - 过滤出含 ERROR 的行
# cut -d' ' -f1           - 提取每行第一个字段（通常是 IP）
# sort                    - 排序（uniq 需要排序后的输入）
# uniq -c                 - 统计每个 IP 出现次数
# sort -rn                - 按次数从大到小排序

# 管道和重定向结合
ls -l | grep ".txt" > txt_files.txt   # 将管道结果保存到文件

# 基本用法
ls -l | tee output.txt       # 在终端显示的同时保存到 output.txt

# -a 追加模式（不覆盖）
echo "追加内容" | tee -a output.txt

# 多个文件
ls -l | tee file1.txt file2.txt   # 同时保存到两个文件

# 典型场景：既想看实时输出，又想保留日志
./compile.sh 2>&1 | tee build.log  # 编译输出同时显示在屏幕并存入 build.log

wc file.txt            # 输出：行数 单词数 字符数 文件名
wc -l file.txt         # 仅统计行数
wc -w file.txt         # 仅统计单词数
wc -c file.txt         # 仅统计字符数（字节数）
wc -m file.txt         # 仅统计字符数（考虑多字节字符，如中文）
wc -L file.txt         # 显示最长行的长度

# 管道中使用
ls -1 | wc -l          # 统计当前目录下有多少个文件/目录
cat file.txt | wc -w   # 统计文件中的单词数

rm file.txt            # 删除文件
rm -r dirname          # 递归删除非空目录（含所有子文件/目录）
rm -i file.txt         # 交互式删除，每删除一个文件都要求确认
rm -I file.txt         # 删除3个以上文件时提示一次确认（比 -i 温和）
rm -v file.txt         # 显示删除过程（verbose，删除什么就显示什么）
rm -f file.txt         # 强制删除，不提示（force，即使文件不存在也不报错）
rm -rf dirname         # 强制递归删除（极度危险！没有确认，不可恢复）

# 实操示例
mkdir -p ~/demo/rm_test/subdir
touch ~/demo/rm_test/file1.txt
touch ~/demo/rm_test/subdir/file2.txt

# 尝试用 rmdir（失败，因为目录非空）
rmdir ~/demo/rm_test
# 错误：rmdir: failed to remove 'rm_test': Directory not empty

# 用 rm -r（成功）
rm -r ~/demo/rm_test
# 整个 rm_test 目录被删除

# 硬链接：同一个文件的不同入口，共享同一个 inode
ln original.txt hardlink.txt

# 符号链接（软链接）：指向目标文件的快捷方式，有独立的 inode
ln -s original.txt symlink.txt
ln -s /usr/local/bin/node /usr/bin/node   # 创建软链接到 PATH 路径

# 查看链接
ls -l                 # 软链接显示为 lrwxrwxrwx，并显示箭头指向目标
readlink symlink.txt  # 查看软链接指向的目标