Linux 基础与 Shell 命令

前言

今天是第24天，前面一直在写 C 语言和数据结构，今天转回 Linux 系统编程基础。Linux 是嵌入式 C 开发的主战场，内核、shell、常用命令、简单 shell 脚本，都是日常写代码、调试、编译必不可少的基本功。

一、操作系统与 Linux 内核

操作系统本质

操作系统本质是软件，用来屏蔽底层硬件差异，给上层程序提供统一接口。

Linux 内核五大核心功能

内存管理：管理系统内存分配、回收
多任务调度：CPU 时间片分配，进程调度
文件系统管理：Linux 哲学：一切皆文件
多任务间通信：进程之间数据交互
网络通信：网络协议栈

内核是纯 C 代码，用户不能直接和内核打交道。用户通过两种方式使用内核能力：

系统调用：内核原生接口，功能强，不可移植
库函数：对系统调用做封装，可移植，更易用

Shell 是什么

shell 是命令解释器，相当于用户和内核中间的外壳。用户输入 shell 命令，shell 解析后调用内核完成工作，保护内核不被用户直接操作。

二、Shell 常用命令

1. 文件目录操作

命令	作用
`ls`	查看目录，`ls -l` 详细信息，`ls -a` 显示隐藏文件
`touch`	新建普通文件
`rm`	删除文件；`rm -rf` 强制删除目录
`mkdir`	创建文件夹
`rmdir`	删除空文件夹
`cp`	复制，复制目录需要加 `-r`
`mv`	移动 / 重命名

ls 看到的第一位字符代表文件类型：

-：普通文件
d：目录
l：软链接
b：块设备
c：字符设备
s：socket 套接字
p：管道文件

2. 文件查看命令

cat filename：一次性全部输出文件内容，适合小文件
more / less：分页查看大文件
head / tail：看头部 / 尾部，tail -n 20 filename 查看末尾 20 行

3. 文件查找

find . -name "文件名"：在当前目录递归搜索文件
grep "字符串" filename：在文件中匹配，打印包含该字符串的行

4. 通配符

*：匹配任意长度任意字符
?：匹配单个任意字符
[]：匹配括号内指定单个字符

bash 复制代码

file_*.txt
file_??.txt
file_[1,3,5].txt
file_[1-5].txt
file_[^6].txt

5. 压缩解压 tar

bash 复制代码

# 压缩 gz
tar -zcvf out.tar.gz dirname/*

# 压缩 bz2
tar -jcvf out.tar.bz2 dirname/*

# 解压 gz
tar -zxvf out.tar.gz

# 解压 bz2
tar -jxvf out.tar.bz2

6. 管道与重定向

管道 | ：把前一条命令输出，当做后一条命令输入
bash 复制代码
```
ps -ef | grep "bash"
```
重定向
- > 覆盖重定向，清空文件写入
- >> 追加重定向，在文件末尾追加
bash 复制代码
```
ps -ef > file.txt
```

示例综合练习：取头文件后 200 行，过滤 extern 写入文件

bash 复制代码

tail -n 200 /usr/include/stdio.h | grep "extern" > file.txt

7. 其他高频命令

echo：打印内容到终端
history：查看历史执行命令
du：查看文件 / 目录大小，du -k / du -m
od -c file.txt：按字符格式查看文件原始内容
date：查看系统时间
uname -a：查看内核、平台架构信息
ifconfig：网卡信息
ping：测试网络连通

8. 软件安装

dpkg 工具（deb 包本地安装）

bash 复制代码

sudo dpkg -i xxx.deb    # 安装
sudo dpkg -P 软件名     # 卸载
dpkg -l 软件名          # 查看是否安装成功

apt‑get（联网源）

bash 复制代码

sudo apt-get install 软件名
sudo apt-get remove 软件名 --purge

三、Shell 脚本基础

编译型 vs 解释型

编译型语言 (C 语言)：先全部编译成机器码，再运行；执行速度快，开发效率低。
解释型语言 (shell/python)：边解析边执行；开发快，执行速度慢。

shell 脚本编写运行完整步骤

vim test.sh 写脚本
chmod +x test.sh 添加可执行权限
./test.sh 运行脚本

shell 脚本本质：一堆 shell 命令的集合。

shell 变量

环境变量 ：系统自带，例如 PWD、PATH
位置变量
- $0：脚本文件名
- $1 $2 $3：传入脚本第 1、2、3 个参数
- $#：传入参数总个数
- $$：脚本运行进程 PID
- $?：上一条命令返回值
自定义变量 ：变量名=值，等号两边不能空格

shell 引号区别

双引号 " "：解析里面变量，把变量替换成值
单引号 ' '：原样输出，不解析变量
反引号 ：把内部内容当做命令执行

输入输出、分支语句

read：读取终端输入
if-then-elif-else-fi 判断分支
case 多分支匹配

四、踩坑总结

shell 脚本语法对空格极其敏感，if、[] 条件前后必须留空格。
脚本写完一定要加执行权限 chmod +x，否则不能 ./ 运行。
重定向 > 和 >> 不要搞混，> 会直接清空原有文件。
rm -rf 谨慎使用，没有回收站，删除无法恢复。

小结

Shell 是 Linux 开发的基本功，写 Makefile、交叉编译、调试程序、批量处理文件都离不开。后面写 C 程序的时候，会高频使用这些命令。