Shell 编程

在当今快速发展的科技领域，掌握命令行可以简化开发人员的开发流程。您可以通过各种 Shell 环境（例如 Bash 和 PowerShell）访问命令行。本文将探讨 Shell 环境，展示其在执行复杂操作、浏览文件、处理数据和文本操作中的作用。

shell的定义

Shell 是一种用户界面，允许用户使用基于文本的命令与计算机操作系统进行交互。可以将其视为用户和操作系统之间的翻译器。Shell
接收用户输入的可读命令，并将其转换为操作系统能够理解和执行的指令，并将这些命令的结果或输出显示给用户。这种交互方式称为命令行界面 (CLI)，与图形用户界面 (GUI) 相比，它能够让您更直接地控制系统。
使用命令行界面，您可以运行程序、管理文件以及执行各种任务。

壳牌的重要性

• Shell 允许用户与操作系统进行交互。这使得通过键入特定命令来执行复杂任务变得更加容易。
• 它允许用户使用编写的 shell 脚本自动执行重复性任务。
• 它帮助管理员和用户通过 SSH 等协议访问远程系统
• 它可用于访问和管理文件和目录。
• 它诊断问题并检查系统状态。

Shell 环境

有几种可用的 Shell，每种都有其独特的功能和语法。一些最常用的 Shell 包括：

• 伯恩再次壳（BASH）
• PowerShell
• Z Shell（ZSH）

Bourne-Again Shell（BASH）：这是 Linux 发行版和 macOS 上的 Shell 之一。它的语法与原始 Unix Shell 兼容，因此很受欢迎。

PowerShell： PowerShell是Windows系统默认预装的shell环境，是面向对象的。

Z Shell(ZSH)： Zsh 以其丰富的自定义选项和高级功能而闻名。它提供了改进的 Tab 补全、历史记录管理和插件支持。

本文使用 Bash shell 来执行代码示例和命令。如果您不熟悉 Bash，可以考虑使用 Windows 版 Git Bash 或 macOS 内置的终端应用。两者都提供了类似 Bash 的体验，您可以按照本文的步骤操作。

Shell 导航和操作

通过命令行浏览文件系统是掌握 Shell 环境的基础技能之一。更改目录、管理文件和理解路径名的能力对于高效的命令行操作至关重要。在 Windows 系统中，目录被称为文件夹。
用于浏览文件系统的各种命令包括：

命令语法

一些命令包含一些可以修改其功能的组件。这些组件称为选项和参数。
选项用于调整命令的操作，而参数则是命令所操作的对象。例如：
ls -l myfile
-l 是选项，而 myfile 是参数。

下面是包含命令选项及其功能的表格：

文件和目录操作

• mkdir：该命令用于创建目录，例如：mkdir newDirectory

• touch：该命令创建一个空文件，例如：touch Mynewfile创建一个名为“Mynewfile”的文件

• mv：此命令既可以移动文件/目录，也可以重命名它们，例如：mv oldfile newfile，这会将 oldfile 移动或重命名为 newfile。

• cp：此命令用于复制文件和目录，例如：cp Myfile backup将“Myfile”复制到“backup”目录。

• rm：该命令删除文件，例如：rm unwanted.txt

• rmdir：此命令删除空目录，例如：rmdir emptydir

文件处理和文本处理

使用文件和目录：

有一些文本编辑器允许您直接从命令行创建、查看和修改文本文件。一些流行的文本编辑器包括：

• 纳米
• Vim
• Emacs

查看文件内容

• cat： cat 命令在终端中显示文件的全部内容，例如：cat filename

• less： less 命令允许您一次一屏地查看文件的内容，从而实现导航和搜索。

• head 和 tail：这些命令分别显示文件的第一行或最后几行。

使用 grep、sed 和 awk 进行文本处理

• grep： grep 命令是一个强大的工具，用于在文件中搜索特定模式或文本。它可以与其他命令结合使用，以实现更高级的操作。

例子：grep "keyword" myFile

• sed： sed 命令是流编辑器的缩写，它对输入流执行文本转换。它对于在文件中查找和替换文本特别有用。

例如：sed 's/old/new/' myfile这将在名为“myfile”的文件中将“old”替换为“new”

• awk： awk 命令逐行处理和分析文本。它通常用于数据提取和报告。

语法：awk 'pattern { action }' file
pattern指定执行操作的条件。
action是模式匹配时要执行的代码块。
file是要处理的输入文件。如果未指定，awk 将从标准输入读取。

例如：awk '{sum += $1} END {print sum}' myfile，这将计算一列中数字的总和并打印它们的总和。

使用 Shell 进行远程系统管理

通过安全外壳 (SSH) 等协议可以访问远程系统。SSH 是一个私钥，可用于访问远程服务器；它通过加密用户计算机与远程服务器之间的通信来确保连接的安全。

工作原理简介

要建立 SSH 连接，管理员需要提供远程服务器的地址和身份验证凭据，例如用户名和密码或密钥对


ssh your_username@remote-machine-address


将“your_username”替换为您的实际用户名，将“remote-machine-address”替换为提供的地址。

如果您使用基于密钥的身份验证，它可能看起来像这样：


ssh -i /path/to/your/private/key your_username@remote-machine-address


如果您在输入时没有看到字符，请不要担心；这是一项安全功能。
启用后，管理员可以在远程计算机上执行命令、管理文件以及执行各种管理任务。

文件权限和所有权

操作系统在 Shell 环境中提供对文件和目录的访问权限。这决定了可以对文件和目录执行哪些操作。这允许远程工作人员从其他系统访问文件。您可以使用ls -l命令查看文件的权限设置。
基本权限类型有三种：

• 读取 (r)：这允许用户查看目录或文件内容。
• 写入 (w)：这允许用户修改或删除文件，以及创建或删除目录中的文件。
• 执行（x）：授予文件执行的权限。

文件权限针对三类用户设置：

• 所有者：创建文件或目录的用户。
• 组：一组用户。
• 其他人：不属于所有者或群组类别的任何人。

  - 读写权限
    | | |
   所有者组用户

这意味着文件所有者、组和其他人可以读取、写入和执行该文件。 - 表示它是一个文件， d 表示它是一个目录。
rw-rw-rw- 表示文件所有者、组和其他人只能读取和写入该文件。

文件权限也可以用数字表示
：
数字表示是一个三位数字，其中每个数字对应一个权限类型和用户类别。

-rwx rwx r--
    | | |
   111 111 100

二进制中的 111 = 7，二进制中的 100 = 4
因此 -rwx rwx r-- 以数字形式表示为 774。

更改权限

该chmod命令用于修改文件权限。您可以用数字或符号更改权限。
数字示例：chmod 774 myfile
符号示例：chmod u+rwx myfile

更改所有权（chown）

该chown命令用于更改文件或目录的所有者和组。

chown username filename
这将所有权分配filename给名为username

chown username:groupname filename
这将把 的所有权分配filename给名为的用户username，并将组所有权设置为groupname

chown -R username:groupname directory
这将以递归方式将所有文件和子目录的所有权更改directory为username和groupname。

输入和输出重定向

Linux 操作系统中有三种用于输入和输出的标准流。

• 标准输入（stdin）
• 标准输出（stdout）
• 标准错误（stderr）

标准输入 (stdin)：这是程序读取输入的默认流。默认情况下，stdin 是键盘。
标准输出 (stdout)：这是程序写入输出的默认流。默认情况下，stdout 是终端。
标准错误 (stderr)：这是程序写入错误消息的默认流。默认情况下，stderr 也是终端，与 stdout 分开，以便单独重定向错误消息。

重定向是操作命令输入和输出的一项重要技术。
重定向允许你重定向命令的输出位置以及命令的输入位置。

• 输出重定向：该>符号用于将命令的输出重定向到文件。如果文件不存在，则创建；如果文件存在，则覆盖。例如：cat myfile > newfile将 myfile 的内容重定向到 newfile。

• 附加重定向：该>>符号类似于输出重定向，但它不会覆盖文件，而是将输出添加到现有文件的末尾。例如：cat myfile >> newfile将 myfile 的内容添加到 newfile 内容的末尾。

• 输入重定向：<从文件重定向输入。

  示例：sort < unsorted_list.txt从 unsorted_list.txt 获取输入并对其进行排序。

• 错误重定向（2> 和 2>>）：

  2>将 stderr 重定向到文件，如果文件存在则覆盖该文件。
  2>>如果文件存在，则将 stderr 追加到文件；如果文件不存在，则创建一个新文件。
  示例：命令2> error_log.txt将 command 的错误消息重定向到 error_log.txt 文件。

管道 (|)

管道 | 用于将一个命令的输出作为另一个命令的输入。它用于连接多个命令。
ls -l | grep "file"
在上面的例子中，该ls -l命令以详细格式列出文件，然后使用 grep 过滤输出，仅显示包含单词“file”的行。

在下一篇文章中，我们将研究高级 shell 技术。

封面图片