Linux Shell
学习手册。

终端负责输入与显示，Shell 解释命令。此手册以 Bash 为准；发行版和所装工具可能不同。

printf '%s\n' "$SHELL"
bash --version | head -n 1
type cd printf ls

观察结果

可看到登录 Shell 路径、Bash 版本，以及命令是内建命令还是外部程序。

动手练习

用 type 查看 grep、pwd、echo 各属于哪类命令。

注意

环境变量 SHELL 记录登录 Shell，不一定是当前正在运行的 Shell。

后续文件操作都放在自己的练习目录。先确认当前位置，再进入目录，避免误操作真实项目。

mkdir -p "$HOME/shell-lab"
cd "$HOME/shell-lab"
pwd
ls -la

观察结果

pwd 应显示当前用户主目录下的 shell-lab；新目录可能只有 . 和 ..。

动手练习

关闭终端再打开时，重新进入该目录并确认 pwd。

注意

不要不看 pwd 就执行覆盖或删除命令。

以 / 开头的是绝对路径；相对路径以当前工作目录为基准。`.` 是当前目录，`..` 是上级目录，`~` 通常展开为当前用户主目录。

cd "$HOME/shell-lab"
pwd
cd ..
pwd
cd ./shell-lab
pwd

观察结果

第二个 pwd 显示上级目录；最后回到 shell-lab。

动手练习

用 `cd -` 在最近两个工作目录间切换。

注意

脚本里的相对路径取决于运行时的工作目录，不一定是脚本所在目录。

先确认命令是否存在，再看内建帮助、简短帮助或手册页。man 的内容可能来自本机安装的软件版本。

type grep
help cd
grep --help | head -n 12
man grep

观察结果

man 内可用 /pattern 搜索、n 跳到下一个匹配、q 退出。

动手练习

查找 grep 的 -n 与 -F 选项分别做什么。

注意

help 主要用于 Bash 内建命令；有些外部程序不提供 --help。

交互式 Bash 可用方向键翻历史命令，用 Tab 补全路径和命令；history 列出当前会话历史。

history | tail -n 10
printf '%s\n' "$HISTFILE

观察结果

history 显示最近输入的命令；HISTFILE 通常指向历史文件。

动手练习

输入 `cd ~/she` 后按 Tab 试着补全练习目录。

注意

历史记录可能包含敏感命令；不要把口令直接写在命令参数里。

printf 可以稳定写入文本；ls -l 显示权限、大小和修改时间；stat 提供更详细信息。

cd "$HOME/shell-lab"
printf 'alpha\nbeta\n' > notes.txt
ls -l -- notes.txt
stat -- notes.txt

观察结果

notes.txt 包含两行文本；具体时间与大小取决于内容和环境。

动手练习

再写入第三行 gamma，并用 cat 确认。

注意

`>` 会截断已有文件；追加请用 `>>`。

cp 复制文件；mv 移动或改名。目标已存在时可能被覆盖，操作前先查看目标。

cd "$HOME/shell-lab"
cp -i -- notes.txt notes-copy.txt
mv -i -- notes-copy.txt notes-backup.txt
ls -l -- notes*.txt

观察结果

应看到 notes.txt 与 notes-backup.txt。

动手练习

新建 drafts 目录，将 notes-backup.txt 移进去。

注意

`-i` 会在覆盖前询问，但脚本不应依赖交互确认。

rm 删除后通常无法从回收站恢复。先列出目标，再用 -i 交互确认；这里仅删除练习目录中的副本。

cd "$HOME/shell-lab"
ls -l -- notes-backup.txt
rm -i -- notes-backup.txt
ls -l -- notes.txt

观察结果

确认删除后，原文件 notes.txt 仍应存在。

动手练习

尝试用 `find . -maxdepth 1 -type f -print` 预览练习文件。

注意

不要在不确定路径时复制粘贴递归删除命令；`--` 可防止以 - 开头的文件名被当作选项。

`*`、`?`、`[abc]` 由 Shell 对文件名展开。以点开头的隐藏文件通常不会被普通 `*` 匹配。

cd "$HOME/shell-lab"
printf 'one\n' > a.log
printf 'two\n' > b.log
printf 'hidden\n' > .secret
printf '%s\n' *.log
ls -a

观察结果

*.log 展开为 a.log 与 b.log；ls -a 还能看到 .secret。

动手练习

比较 `printf '%s\n' *.log` 与 `printf '%s\n' '*.log'`。

注意

若没有匹配项，Bash 默认可能保留原样的 `*.log`；不要据此假设一定找到了文件。

file 猜测文件类型；ln -s 创建符号链接。链接保存目标路径，目标移动后可能失效。

cd "$HOME/shell-lab"
file -- notes.txt
ln -s -- notes.txt notes-link.txt
ls -l -- notes-link.txt
readlink -- notes-link.txt

观察结果

ls -l 显示 notes-link.txt 指向 notes.txt。

动手练习

把原文件临时改名，观察链接会发生什么，再改回。

注意

符号链接与文件副本不同；删除链接本身不会删除其目标。

cat 适合短文件；head 和 tail 分别看开头与结尾；less 适合较长文件并支持搜索。

cd "$HOME/shell-lab"
cat -- notes.txt
head -n 1 -- notes.txt
tail -n 1 -- notes.txt
less -- notes.txt

观察结果

less 中按 q 退出，按 / 输入关键词搜索。

动手练习

用 `nl -ba notes.txt` 显示行号。

注意

不要用 cat 一次输出巨大日志，以免淹没终端。

grep -n 显示匹配行号；-F 把模式当普通字符串；-i 忽略大小写。

cd "$HOME/shell-lab"
printf 'ERROR disk\nINFO ready\nerror retry\n' > app.log
grep -n -i -F 'error' app.log

观察结果

应匹配第 1 行与第 3 行。

动手练习

试试 `grep -n -v -F 'INFO' app.log`，观察 -v 的作用。

注意

默认模式是正则表达式；搜索含 `.`、`[` 等普通字符时可用 -F。

find 按路径、名称和类型筛选。先打印结果核对，再考虑对结果执行操作。

cd "$HOME/shell-lab"
find . -maxdepth 1 -type f -name '*.log' -print
find . -maxdepth 1 -type l -print

观察结果

第一条列出练习目录中的 .log 普通文件，第二条列出符号链接。

动手练习

在子目录里新建一个 .log 文件，再去掉 -maxdepth 1 比较结果。

注意

文件名可能包含空格或换行；批量传给其他命令时用 -print0 与支持 NUL 分隔的工具。

`|` 将左边命令的标准输出交给右边作为标准输入。默认情况下管道状态通常取最后一个命令。

cd "$HOME/shell-lab"
grep -i -F 'error' app.log | wc -l
printf '%s\n' b a b | sort | uniq -c

观察结果

第一条统计错误行数；第二条先排序再统计重复值。

动手练习

把 `grep -i -F 'error' app.log` 接到 `head -n 1`。

注意

uniq 只合并相邻的重复行；需要全局统计时通常先 sort。

`>` 覆盖标准输出，`>>` 追加；`2>` 写标准错误。顺序会影响 `2>&1` 的效果。

cd "$HOME/shell-lab"
printf 'first\n' > result.txt
printf 'second\n' >> result.txt
ls missing-file > listed.txt 2> errors.txt
cat -- result.txt errors.txt

观察结果

result.txt 有两行；missing-file 的错误写进 errors.txt。

动手练习

试用 `ls notes.txt missing-file > all.txt 2>&1`，查看两类输出。

注意

`>` 会覆盖原文件；重定向在命令执行前建立，目标写错仍可能造成数据丢失。

这些工具可组合处理简单文本表格；cut -d 指定分隔符，-f 选择字段。

cd "$HOME/shell-lab"
printf 'alice:dev\nbob:ops\nalice:dev\n' > people.txt
cut -d: -f2 people.txt | sort | uniq -c
wc -l -- people.txt

观察结果

部门 dev 出现 2 次，ops 出现 1 次；文件共有 3 行。

动手练习

找出 people.txt 中不重复的姓名。

注意

cut 适合简单分隔文本；包含引号和转义的 CSV 需要专门解析器。

ls -l 的权限分为所有者、组、其他用户三组；目录的执行位表示可进入或穿越该目录。

cd "$HOME/shell-lab"
ls -ld .
ls -l -- notes.txt
chmod u+rw,go-rwx -- notes.txt
ls -l -- notes.txt

观察结果

notes.txt 仅所有者保留读写权限；具体权限还受文件系统和 ACL 影响。

动手练习

用 `stat -c '%A %a %n' notes.txt` 对照符号和数字权限。

注意

不要把 chmod 777 当作通用修复；权限应按实际需要授予。

ps 列出进程；命令退出状态 0 通常表示成功，非 0 表示失败或其他状态。`$?` 保存最近前台管道的状态。

ps -o pid,ppid,stat,comm -p $$
true
printf 'true: %s\n' "$?"
false
printf 'false: %s\n' "$?

观察结果

通常看到 true: 0、false: 1；进程号因环境不同。

动手练习

用 `if grep -q -F 'alpha' "$HOME/shell-lab/notes.txt"; then ...; fi` 判断是否匹配。

注意

读取 `$?` 前不要插入其他命令，否则得到的是后来命令的状态。

交互式 Bash 中，`&` 可启动后台作业，jobs 查看当前 Shell 的作业，wait 等待子进程。

sleep 2 &
jobs
wait
printf 'done\n'

观察结果

约 2 秒后打印 done；jobs 的编号和进程号会变化。

动手练习

尝试用 Ctrl+Z 暂停一个 sleep，再用 fg 恢复。

注意

关闭终端不等于可靠的长期任务管理；长期服务应使用 systemd 等进程管理机制。

Shell 变量仅在当前 Shell 中存在；export 后子进程才能继承。PATH 决定命令搜索目录。

LAB_MODE=demo
export LAB_MODE
bash -c 'printf "child: %s\n" "$LAB_MODE"'
printf '%s\n' "$PATH

观察结果

子 Bash 输出 child: demo；PATH 通常由多个冒号分隔的目录构成。

动手练习

用 `command -v bash` 查找 Bash 可执行文件路径。

注意

不要把当前目录 `.` 随意放进 PATH，以免误运行同名文件。

df 查看文件系统可用空间；du 统计目录占用；两者衡量范围不同。

df -h "$HOME"
du -sh "$HOME/shell-lab

观察结果

df 给出所在文件系统容量；du 给出练习目录占用。

动手练习

在练习目录加入一个文件，再比较 du 输出。

注意

du 默认可能跟实际磁盘占用与文件逻辑大小不同；稀疏文件和硬链接会影响理解。

脚本是按顺序执行的文本命令。shebang 指定解释器；也可明确用 bash 文件名执行。

cd "$HOME/shell-lab"
printf '#!/usr/bin/env bash\nprintf "hello shell\\n"\n' > hello.sh
bash hello.sh
bash -n hello.sh

观察结果

运行时输出 hello shell；bash -n 只检查语法，不执行脚本。

动手练习

给 hello.sh 加执行权限，再运行 `./hello.sh`。

注意

脚本没有执行权限时，可用 `bash hello.sh`；`bash -n` 不检查运行时逻辑。

赋值号两侧不能加空格。双引号保留空格并允许变量展开；单引号把变量写成字面文本。

name='Linux Shell'
printf 'hello %s\n' "$name"
printf '%s\n' '$name'
printf '%s\n' "$name

观察结果

第二条打印字面文本 $name，第三条打印 Linux Shell。

动手练习

设 `file='my notes.txt'`，比较 `printf '%s\n' "$file"` 与未加引号的写法。

注意

处理路径和普通字符串时优先引用变量：`"$file"`；不要依赖词拆分。

`$1` 是第一个参数，`$#` 是参数个数；`"$@"` 可保留各参数边界。

printf '#!/usr/bin/env bash\nprintf "count=%s\\n" "$#"\nprintf "arg=%s\\n" "$1"\n' > args.sh
bash args.sh hello

观察结果

输出 count=1 和 arg=hello。

动手练习

修改脚本，在没有参数时打印用法并以非零状态退出。

注意

启用 `set -u` 后，直接读取未传入的 `$1` 会报错；可用 `${1:-}` 或先检查 `$#`。

`[[ ... ]]` 是 Bash 条件语法；`-f` 检查普通文件，`-d` 检查目录。if 根据命令退出状态选择分支。

file="$HOME/shell-lab/notes.txt"
if [[ -f "$file" ]]; then
  printf 'found: %s\n' "$file"
else
  printf 'missing\n'
fi

观察结果

若前面创建了 notes.txt，应输出 found。

动手练习

改成检查目录 `"$HOME/shell-lab"`，再试 `-d`。

注意

`[[ ... ]]` 是 Bash 特性；如果脚本用 `/bin/sh` 执行，不能假定它可用。

for 可遍历列表；Bash 数组用括号创建，`"${items[@]}"` 保留每个元素。

items=('alpha one' 'beta two')
for item in "${items[@]}"; do
  printf 'item: %s\n' "$item"
done

观察结果

输出两行，每个含空格的元素仍保持为一个整体。

动手练习

写一个循环，逐个打印练习目录下的 `*.log` 文件名。

注意

不要用 `for file in $(ls)` 处理文件名；空格、换行和通配符会使结果出错。

`IFS= read -r` 保留行首尾空白和反斜杠；从文件重定向输入，避免把管道子 Shell 的变量变化当作主 Shell 状态。

cd "$HOME/shell-lab"
while IFS= read -r line; do
  printf 'line: %s\n' "$line"
done < notes.txt

观察结果

notes.txt 的每一行都加上 line: 前缀。

动手练习

计算文件行数，并比较 wc -l 的结果。

注意

read 对没有结尾换行的最后一行会返回非零；生产脚本需考虑该边界。

函数封装可复用步骤；`local` 把变量作用域限制在 Bash 函数内。

greet() {
  local name=${1:-friend}
  printf 'hello %s\n' "$name"
}
greet shell
greet

观察结果

先输出 hello shell，再输出 hello friend。

动手练习

写一个函数接收文件名，检查文件是否存在并打印结果。

注意

函数的 return 表示退出状态，不适合返回任意字符串；字符串可用 stdout 输出。

`set -e`、`-u`、`pipefail` 能帮助发现部分错误，但 `set -e` 在 if、&&、管道等上下文有例外，不能代替显式检查。

set -o pipefail
if grep -F 'missing-text' "$HOME/shell-lab/notes.txt" | wc -l; then
  printf 'pipeline finished\n'
fi
set +o pipefail

观察结果

grep 未匹配时退出 1；启用 pipefail 后，管道状态可反映该失败，但 wc 仍会输出 0。

动手练习

把 `grep -q` 用在 if 条件中，分别处理找到、没找到和读取出错。

注意

未匹配对 grep 来说不一定是异常；不要对所有非零状态机械报错。

trap 可在脚本退出时执行清理。临时文件要用 mktemp 创建，路径必须引用，避免误删其他文件。

tmp=$(mktemp)
trap 'rm -f -- "$tmp"' EXIT
printf 'temporary\n' > "$tmp"
cat -- "$tmp

观察结果

退出当前 Shell 或脚本时会清理临时文件；在交互终端试验前先理解 trap 的作用域。

动手练习

把这些命令写进单独脚本运行，检查临时文件是否消失。

注意

建议在独立脚本里演练 trap，避免覆盖交互式 Shell 已有的 EXIT 处理。

综合使用 printf、cut、sort、uniq 统计结构简单的练习日志。

cd "$HOME/shell-lab"
printf 'INFO:ready\nERROR:disk\nINFO:done\nWARN:slow\n' > sample.log
cut -d: -f1 sample.log | sort | uniq -c

观察结果

按字母序显示 ERROR 1、INFO 2、WARN 1；前面的数字是计数。

动手练习

只统计 ERROR 与 WARN，并把输出写入 report.txt。

注意

这只适用于 `级别:内容` 格式；真实日志应先确认字段格式和字符编码。

先生成清单再人工检查。用 NUL 分隔可以安全处理含空格或换行的文件名，但打印到终端时应使用普通的 -print。

cd "$HOME/shell-lab"
find . -type f -name '*.log' -print
find . -type f -name '*.log' -print0 | xargs -0 -r wc -l

观察结果

先列出 .log 文件，再分别统计行数；GNU xargs 的 -r 在无输入时不运行 wc。

动手练习

把检索条件改为 '*.txt'，比较输出。

注意

不要把未审核的 find 结果直接接到删除命令；`-r` 是 GNU xargs 选项。