[ The Missing Semester of Your CS Education ] 学习笔记 shell篇

对计算机的学生而言，许多开发工具是未来老师或企业默认你已经"精通"的，然而未经学校系统培训的我们或许会对此感到迷茫，正如 MIT 课程 The Missing Semester of Your CS Education 所强调的： "掌握基础工具是程序员的核心竞争力" 。这个课程会帮助你入门、了解一些计算机常用的开发工具，也算是程序员的自我修养吧！**Let's Go！**😄

相关课程在b站也有双语翻译（大部分应该都能听懂，就是有个好像是西班牙的老师带点口音听起来有点不适应😢）[自制双语字幕] 计算机教育缺失的一课(2020) - 第1讲 - 课程概览与 shell

Shell

当熟悉的可视化界面无法实现你想要的功能时，Shell将成为你与计算机交互的强大工具。相比图形界面有限的按钮和滑块，命令行提供了更灵活、更强大的控制方式，允许你通过文本命令和脚本实现自动化操作。本文基于VMware虚拟机中的Ubuntu 22.04发行版演示基础Shell操作：

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ date
Sat Jul 26 03:27:54 PM CST 2025

第一行通常是用户名、机器名称和当前所在路径

Windows中路径通常使用反斜杠 \分隔，每个驱动器都有一个单独的路径结构。
Linux / macOS 中这些路径使用正斜杠 /分隔，他们挂载在同一个命名空间下。

开头的斜杠表示从文件系统的顶部开始。

相对路径：相对于当前位置的路径
绝对路径：完整路径，从顶部开始

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ echo "Hello World"
Hello World

echo可以将后面的参数打印在屏幕上

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ which echo
/usr/bin/echo

which可以用于寻找后面参数文件的绝对位置

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ pwd
/home/richard

pwd（Print Working Directory）打印当前所在路径

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ cd /home
richard@richard-VMware-Virtual-Platform:/home$

cd（Change Directory）表示更改当前目录

这是更方便切换目录的方式：

注意：使用相对路径能提高命令在不同电脑上的兼容性！

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:/$ ls
bin                home               mnt   sbin.usr-is-merged  usr
bin.usr-is-merged  lib                opt   snap                var
boot               lib64              proc  srv
cdrom              lib.usr-is-merged  root  swap.img
dev                lost+found         run   sys
etc                media              sbin  tmp

ls会列出当前目中的文件，这能够快速浏览文件

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:/home$ cd ~
richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ 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.

--help参数显示命令帮助信息

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ ls -l
total 40
drwxr-xr-x 2 richard richard 4096 Mar  9 10:21 Desktop
drwxr-xr-x 2 richard richard 4096 Mar  9 10:21 Documents

lrwxrwxrwx   1 root root          7 Apr 22  2024 bin -> usr/bin
drwxr-xr-x   2 root root       4096 Feb 26  2024 bin.usr-is-merged
# 仅列举部分进行展示说明

文件类型 （第1个字符）

字符	类型	说明	示例
`d`	目录	文件夹	`drwxr-xr-x`
`-`	普通文件	文本/二进制文件	`-rw-r--r--`
`l`	符号链接	软链接文件	`lrwxrwxrwx`
`c`	字符设备	终端等串行设备	`crw--w----`
`b`	块设备	磁盘等存储设备	`brw-rw----`
`s`	套接字	进程通信文件	`srwxrwxrwx`
`p`	管道	`FIFO` 管道文件	`prw-------`

用户权限分为 3组（每组3字符），分别对应：

组别	示例
所有者权限	`rwx`
所属组权限	`r-x`
其他用户	`r-x`

权限字符含义：

字符	权限	对文件的影响	对目录的影响
`r`	读	查看文件内容	列出目录内容（`ls`）
`w`	写	修改/删除文件	创建/删除目录内文件
`x`	执行	运行程序/脚本	进入目录（`cd`）
`-`	无	无权限	无权限

注意：

即使文件本身有 w 权限，如果所在目录没有 w，你只能清空或删除文件内容 ，却仍然无法删除或重命名它
如果我想要访问一个目录，必须拥有其所有父目录的权限 ：/usr/bin/echo我必须拥有/usr /bin目录的权限，否则我将不被允许访问该文件，因为我将无法进入其中的目录

mv能将文件修改位置并重命名
cp复制文件需要两个参数一个是要复制的文件路径一个目标文件路径
rm用于删除文件
rmdir能删除一个目录但它只能删除空目录防止不小心删除一大堆文件
mkdir创建目录

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mkdir My Photos

mkdir创建目录

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mkdir "My Photos"

这里如果不加上上引号则会创建两个目录
man+指令 查找手册
ctrl+l清空窗口

输入流和输出流

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ echo hello > hello.txt

>覆盖输出到文件
<从文件读取输入

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ cat hello.txt
hello

通过cat指令输出文件内容

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ cat <hello.txt>hello2.txt
richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ cat hello2.txt
hello

<将hello.txt作为输入内容并通过>将cat打印的任何内容输出到hello2.txt文件中

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ cat <hello.txt>>hello2.txt
richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ cat hello2.txt
hello
hello

>>表示追加而不是覆盖(append instead of overwrite)

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ ls -l|tail -n1
drwxrwxr-x 3 richard richard 4096 Mar  9 12:26 web

管道运算符|作用是将左侧命令的输出 作为右侧命令的输入 ：可以连接多个命令形成处理流水线

tail将输出最后一行的内容

用户权限管理

root相当于Windows的管理员权限，是一位超级用户 ，可以做任何想做的事情，倘若一直使用root用户操作计算机，如果运行了错误的程序，那会彻底毁坏你的电脑！

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:/sys/class/backlight$ sudo su
[sudo] password for richard: 
root@richard-VMware-Virtual-Platform:/sys/class/backlight#

通过sudo su来进入root身份，同时提示符由$变为#

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root@richard-VMware-Virtual-Platform:/sys/class/backlight# exit
exit
richard@richard-VMware-Virtual-Platform:/sys/class/backlight$

exit来退出用户权限

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ xdg-open hello.txt

这样就可以直接在terminal打开文件！

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ foo=bar
richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ echo $foo
bar

在shell中，$符号是一个特殊字符，主要用于变量展开。当你在变量名前面加上$时，shell会将其替换为该变量的值！

foo 会被Shell视为普通字符串
$foo 告诉Shell这是一个需要展开的变量

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ichard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ echo "Hello"
Hello
richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ foo=World
richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ echo "Hello foo"
Hello foo
richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ echo "Hello $foo"
Hello World

在shell中我们一定要非常注意空格 space的使用，它是用作不同参数间的分隔符，倘若多打一个可能就会出现报错！

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ false
richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ echo $?
1
richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ true
richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ echo $?
0

$? 是一个特殊变量，存储上一个命令的退出状态码

false 是一个 Shell 内置命令，返回非零退出状态（失败）设置退出状态码为 1（表示失败）
true 也是一个 Shell 内置命令，返回零退出状态（成功）退出状态码被设为 0（表示成功）

这里看上去有点反常理，我们学的其他编程语言中0是false，非零是true，为什么这里反过来了？

当我们想到c、c++中main函数结束的返回值 或许就不奇怪了！main() 函数默认返回0 表示成功，非零表示错误（如 return 1;）。

再考虑到程序运行只有两种可能：

完全成功（唯一状态 0）
失败（可能有多种原因，用不同非零值区分）：

0 = 没有错误（成功）
1 = 通用错误
2 = 参数错误
3 = 文件不存在

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ false || echo "Oops fail"
Oops fail
richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ true || echo "Will be not be printed"
richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$

shell中||同样遵循短路原则 ，&&同理！

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ echo "We are now at $(pwd)"
We are now at /home/richard

shell中使用$(command)进行命令替换

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ ls
Desktop    Downloads   hello.txt  Pictures  snap       Videos
Documents  hello2.txt  Music      Public    Templates  web
richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ ls *.txt
hello2.txt  hello.txt

*是一个通配符 （globbing）：表示匹配任意数量的任意字符 （包括零个字符 ）。Shell会在执行ls 前先展开 *.txt，将其替换为所有匹配的文件名，相当于寻找所有后缀为.txt的文件！

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ ls hello?.txt
hello2.txt
richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ ls hello*.txt
hello2.txt  hello.txt

这里可以看到?也是通配符 ，表示匹配任意一个字符（区别是必须存在，不能匹配空字符）

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#!/usr/bin/env python3 #自动查找python3

通过Shell调用Python脚本可以充分发挥两者的优势：Shell的流程控制能力 结合Python的丰富库函数 ，但我们要在路径中找到并配置好python解释器。

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import sys

由于shell默认不会执行python指令，我们需要添加库函数，来让python接受shell传递的参数

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ history

我们可以使用⬆️来一个个浏览历史记录命令 ，我们也可以使用history直接打印所有历史命令！

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richard@richard-VMware-Virtual-Platform:~$ history | grep git

我们通过history +N | grep +指令来查找所有与指令字符串相匹配的N条历史记录命令！

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tree

能列出目录结构性的位置！