终端101¶

在计算机的世界里，图形化界面（GUI）无疑是最直观、最易上手的交互方式。我们可以通过鼠标点击图标、菜单等元素来完成各种操作，而不需要记忆复杂的命令和语法。然而，图形化界面并不是唯一的交互方式：我们使用GUI，实际上是在使用程序员预先抽象好的交互逻辑。如果遇到一些复杂的任务，例如"从许多文件中快速找到特定的内容然后在它们的末尾都加上其修改日期"，此时使用GUI则会非常繁琐。难道只能坐等程序员更新软件吗？显然不是。我们可以使用另一种交互方式：命令行界面（CLI），也就是我们常说的"终端"或者"控制台"。不要害怕这个东西！影视剧等作品经常将终端描绘成黑客专用工具，实际这玩意远远没有那么可怕。它只是一个工具，和图形界面（GUI）一样，都是用来和计算机交互的手段而已。

因为CLI直接与操作系统交互，能够提供更高的灵活性和效率。通过终端，我们可以直接输入命令来完成各种操作，例如文件管理、软件安装、系统配置等。虽然CLI的学习曲线较陡峭，需要记忆大量的命令和参数，但是一旦掌握了它，我们就能够更高效地使用计算机，甚至可以实现一些图形化界面无法完成的任务。

在Windows上，只需要按下 Win+R ，然后输入 cmd ，按下回车键即可打开命令提示符（CMD）；在macOS上，可以通过"应用程序"中的"实用工具"文件夹找到"终端"应用程序；在Linux上，可以通过按下 Ctrl+Alt+T 快捷键或者在应用程序菜单中找到"终端"应用程序来打开终端。

我非常建议读者跟着下文实操！

选择Shell¶

Shell是终端中的一个重要组件，它负责解释用户输入的命令并将其传递给操作系统执行。不同的操作系统有不同的默认shell，例如Linux和macOS默认使用bash或者zsh，而Windows默认使用CMD或者PowerShell。

对于Linux和macOS，常见的shell有以下几种：

表：常见的Linux/macOS Shell对比

我们推荐使用zsh或者fish。关于zsh怎么安装插件的问题，可以参考网上的各种教程，例如Oh My Zsh等。

对于Windows，默认的终端是CMD，其风格太老了，基本与现代开发脱节，不建议使用。我们建议使用PowerShell。PowerShell的命令统一采用的是动词-名词的格式，和Linux Shell的简单缩写形式有很大的不同。这是因为PowerShell的设计理念是模仿C#的"对象"，而不是Linux Shell的文本流。不过也正因此，PowerShell本身就是一门完备的语言，功能非常强大，在处理复杂的任务上更为简单。

除了这些以外，如果不希望使用Windows的原生shell，也可以使用诸如Cygwin、MSYS2等类UNIX环境，来获得类似Linux的终端体验。有些教程会让你使用git bash，这东西是一个精简版MSYS2，主要用于Git操作，功能非常有限，不建议长期使用。

怎样使用终端？¶

命令的基本结构¶

一般情况下，一条命令满足以下结构：

程序 [子命令] [选项] [对象]

其中，除了程序是必须的，其他的子命令、选项和对象都是可选的，选项和对象中有的顺序可以颠倒，有的则不行。例如，命令：

apt install git -y

这里的apt是一个程序（包管理器）；install是一个子命令，表示安装软件包；-y是一个选项，表示自动确认安装；git是一个对象，表示要安装的软件包名称。上述命令中，子命令install和对象git的位置是不能颠倒的，而选项-y的位置则可以放在子命令和对象的前后。

终端的基本操作¶

需要注意的是，终端大多不支持鼠标点击，因此需要全程使用键盘输入命令，用方向键的左右键移动光标。方向键的上下键可以用来浏览历史输入过的命令，这对于重复输入相似命令非常有用。有时候，终端会帮我们提前补全一些命令（表现为半透明文字），我们只需要按下Tab键即可自动补全命令或者文件名。

有的命令执行时间很长，或执行时遇到了错误需要掐断。这时，我们可以按下 Ctrl+C 来终止当前命令的执行。而如果我们仅仅是希望暂停而非终止当前命令的执行，可以按下 Ctrl+Z ，这会将当前命令暂停并挂起，然后你可以输入其他命令。

要恢复暂停的命令，可以使用 fg 命令将其恢复到前台继续执行。

有的时候，命令执行时间实在是太长了，我们不想等着这东西一直运行下去，但是这个命令不跑还不行。这时，我们可以在命令后面加上一个 & 符号，表示让这个命令在后台运行，这样我们就可以继续输入其他命令了。

有时候，我们从其他地方复制来了一些命令，或希望将命令的输出复制走。我们知道在终端中 Ctrl+C 是用来终止命令的执行的，这时我们该怎么办呢？这时，我们可以使用鼠标左键选中要复制的内容，然后按下 Ctrl+Shift+C 来复制选中的内容。要将内容粘贴到终端中，可以按下 Ctrl+Shift+V 。这一点是和普通的文本编辑器不同的。另外，虽然很多终端不支持鼠标点击光标，但也有一部分终端支持用鼠标选定一些内容并右键，以显示菜单来进行复制和粘贴操作。

下表是一些常见的命令。

表：Bash和PowerShell的常用命令对比

当然，上述命令在Windows上并不常用。然而，如果想从事开发，终端反而会变得不可或缺，尤其是在使用诸如Git、Docker等工具时。另外，在希望对文件进行批量处理时，终端也会显得非常有用。

另，上述命令虽然在Windows上的全称看起来很吓人，但是PowerShell支持命令别名，例如 ls 实际上就是 Get-ChildItem 的别名， cp 是 Copy-Item 的别名，等等。因此，我们可以直接使用这些简短的命令。要是实在不行，那还是老老实实用PowerShell里的全称吧。

例如，"Windows聚焦"每天都会更新新的图片，例如风景、动物等，并将其作为锁屏背景或桌面背景。这些图片被缓存在一个隐藏目录中，且没有扩展名。如果遇到特别喜欢的图片，可以把这些缓存提取出来，并批量加上扩展名：

Rename-Item -Path "Your\Path\Here\*" -NewName { $_.Name + ".jpg" } # Pwsh 风格
ren Your\Path\Here\* *.jpg # CMD 风格，一般Pwsh兼容

这样比起手动地一个个添加扩展名要方便得多。

常用终端命令行辞典¶

在上表中，我们初步认识了一些常用的命令。接下来我们会对它们进行一定的扩展，这些基本上覆盖了我们日常使用终端时最常用的命令，大家记住其中的大多数命令就可以玩转终端了。

系统命令

• sudo 命令用于提权。
• poweroff 和 shutdown 两个命令用于关机。
• reboot 命令用于重启电脑。
• whoami 命令用于查看自己是哪个用户。
• which 命令用于查找可执行文件的路径。
• ps 命令用于显示当前运行的进程。
• -e：显示所有进程。
• -f：以全格式显示进程信息，包括父进程ID、用户等。
• -l：以长格式显示进程信息。
• -u：显示指定用户的进程。
• -p：显示指定进程ID的进程。
• -o：自定义输出格式。
• -H：以树形结构显示进程之间的关系。
• -j：以作业控制格式显示进程信息。
• -x：显示所有进程，包括没有控制终端的进程。
• kill 命令用于终止进程。
• fg 命令可以将后台运行的任务调回前台，这个命令可以恢复被 Ctrl+Z 挂起的任务。
• bg 命令可以将任务放到后台运行。

文件系统类

• pwd 命令用于显示当前工作目录的绝对路径。
• ls 命令用于列出目录中的文件和子目录。
• -l：以长格式列出文件和目录的详细信息。
• -a：列出所有文件和目录，包括隐藏文件。
• -h：以人类可读的格式显示文件大小。
• -R：递归地列出子目录中的文件和目录。
• -t：按修改时间排序。
• tree 命令用于以树形结构显示目录中的文件和子目录。
• find 命令用于在目录中查找文件和目录。
• -name：按名称查找文件和目录。
• -type：按类型查找文件和目录，例如 f 表示文件， d 表示目录。
• -size：按大小查找文件，例如 +100M 表示查找大于100MB的文件。
• -mtime：按修改时间查找文件，例如 -7 表示查找7天内修改过的文件。
• -exec：对查找到的文件执行指定的命令。
• cd 命令用于切换当前工作目录。
• mkdir 命令用于创建新目录。
• -p：递归地创建多级目录，如果上级目录不存在则一并创建。
• -v：显示创建目录的详细信息。
• -m：设置新目录的权限。
• touch 命令用于创建新文件或更新现有文件的修改时间。
• -a：只更新访问时间。
• -m：只更新修改时间。
• -c：如果文件不存在则不创建。
• -t：设置文件的时间戳。
• -r：使用指定文件的时间戳。
• rm 命令用于删除文件或目录。
• -r：递归地删除目录及其内容。
• -f：强制删除文件或目录，不提示确认。
• -i：在删除前提示确认。
• -v：显示删除的详细信息。
• rmdir 命令用于删除空目录。
• cp 命令用于复制文件或目录。
• -r：递归地复制目录及其内容。
• -f：强制覆盖目标文件。
• -i：在覆盖前提示确认。
• -v：显示复制的详细信息。
• -u：只在源文件比目标文件新时才进行复制。
• mv 命令用于移动或重命名文件或目录。
• -f：强制覆盖目标文件。
• -i：在覆盖前提示确认。
• -v：显示移动的详细信息。
• -u：只在源文件比目标文件新时才进行移动。
• ln 命令用于创建链接。
• -s：创建软链接（符号链接）。
• -f：强制覆盖目标链接。
• -i：在覆盖前提示确认。
• -v：显示链接的详细信息。
• -T：将目标视为一个普通文件，而不是目录。
• tar 命令用于打包和解包文件。
• -c：创建一个新的归档文件。
• -x：从归档文件中提取文件。
• -f：指定归档文件的名称。
• -v：显示详细的操作信息。
• -z：使用 gzip 压缩或解压缩归档文件。
• -j：使用 bzip2 压缩或解压缩归档文件。
• -J：使用 xz 压缩或解压缩归档文件。
• -p：保留文件的权限和时间戳。
• -C：切换到指定目录后再进行打包或解包。

文本处理类

• head 命令用于显示文件的前几行。
• tail 命令用于显示文件的后几行。
• cat 命令用于连接文件并打印到标准输出。
• -n：为每一行添加行号。
• -b：为非空行添加行号。
• -s：压缩连续的空行。
• -E：在每行末尾显示 $ 符号。
• -T：将制表符显示为 ^I。
• -v：显示不可见字符。
• -A：显示所有不可见字符，包括空格和制表符。
• -e：等同于 -vE，显示不可见字符并在行末添加 $ 符号。
• echo 命令用于在终端输出文本。
• -n：不在输出末尾添加换行符。
• -e：启用转义字符的解释，例如 \n 表示换行， \t 表示制表符。
• -E：禁用转义字符的解释。
• -c：不输出任何内容。
• -C：将输出内容转换为大写字母。
• -l：将输出内容转换为小写字母。
• -a：将输出内容转换为首字母大写字母。
• -s：将输出内容转换为首字母小写字母。
• -p：将输出内容转换为首字母大写字母，并将其他字母转换为小写字母。

进阶：命令联动¶

在终端中，重定向、管道、进程替换、Here-String、变量是五种把数据从一条命令挪到另一条命令（或文件）的核心手段。它们常被混用，但机理各不相同。

重定向¶

重定向指的是将命令的输入或输出从默认的终端重新定向到文件或其他设备。例如，使用 > 可以将命令的标准输出重定向到一个文件中，使用 < 可以将一个文件的内容作为命令的标准输入；使用 >> 可以将命令的标准输出追加到一个文件中。

管道¶

管道应当很好理解，在日常生活中通常用于描述一头进一头出的东西。在命令行中，管道指的是将一个命令的输出直接作为另一个命令的输入。例如，使用 | 可以将前一个命令的标准输出连接到后一个命令的标准输入。在Linux中，管道是面向字符串的，即只复制文本数据；而在PowerShell中，管道是面向对象的，前一个命令的输出会被转换成对象传递给后一个命令。

这里的管道因为不具有名称，所以也被称为匿名管道。它的效率非常高，因为数据直接在内存中传递，不需要经过磁盘等中间介质。匿名管道的速度比重定向等都要快。

最常见的管道莫过于ls-grep组合：

ls -al # 这会列出当前目录下的所有文件和目录的详细信息
grep "pattern" # 这会从输入中查找包含 "pattern" 的行
ls -al | grep "pattern" # 这会列出当前目录下所有包含 "pattern" 的文件和目录的详细信息

进程替换¶

进程替换指的是将一个命令的输出作为另一个命令的输入，但不通过匿名管道，而是通过一个特殊的文件描述符或者具名管道来实现。例如，在Linux中，使用 <(cmd) 可以将命令 cmd 的输出作为一个临时文件的输入。例如，以下两个命令是等价的：

cowsay <(fortune)
fortune | cowsay

最常见的进程替换大概莫过于 diff 命令了。我们经常需要比较两个命令的输出是否一致，所以：

diff <(cmd1) <(cmd2)
diff <(cat file1) <(cat file2) # 这只用于说明问题，实际上相当于diff file1 file2

进程替换的本质是具名管道或文件描述符，和常规的管道（匿名管道）不同，常规的管道是直接连接两个命令的输入输出，而进程替换则是通过一个特殊的文件来实现数据传递。因此，进程替换的效率可能会比管道稍微低一些，因为它需要创建一个临时文件或者具名管道来存储数据；但它的优势在于可以让我们在一些不支持管道的命令中使用另一个命令的输出作为输入，例如一些需要文件路径作为参数的命令。

Here-String¶

Here-String指的是将一个字符串直接作为命令的输入，本质是将字符串写入一个临时文件中，然后将这个临时文件作为命令的输入。因此，Here-String的效率可能也比管道慢些。Here-String的语法是 cmd <<< "string"，它会将字符串 "string" 写入一个临时文件中，然后将这个临时文件作为命令 cmd 的输入。例如，以下两个命令是等价的：

cowsay <<< "$(fortune)"
fortune | cowsay

Here-String平常使用较少，但也有一些特殊场景会使用。

变量¶

变量一般指的是Shell语言编程的时候所用的、$ 开头的东西，例如 $str 就是一个变量。变量的值可以通过命令的输出或者用户输入来赋值。例如，以下命令将 cmd1 的输出赋值给变量 str，然后将 str 的值作为 cmd2 的输入：

str=$(cmd1)
cmd2 <<< "$str" # 对的，这实际上就是Here-String的最常见用法！

利用变量来进行命令间信息传递的情形要比上述情形更少，但因为其灵活的特征，在一些复杂的场景下也会被使用。

掌握这些手法后，你就可以根据各种实际条件，灵活选择最简洁、最高效的写法。同时，这些写法也组成了 shell 脚本的基础：shell 脚本也仅仅比上述指令多出了变量赋值、流程控制和函数定义而已！这里就留待大家自行探索 shell 脚本的世界了。

进阶：更好的终端¶

默认终端的界面比较简陋，不能显示很多信息。为了让终端更美观、更实用，我们可以使用一些终端美化工具，这里我推荐使用Oh My Posh和Oh My Zsh。

Oh My Posh 及其配置¶

Oh My Posh（简称OMP）是一个跨平台的终端美化工具，支持Windows、Linux和macOS等操作系统上的多个shell（如PowerShell、Bash、Zsh等）。它提供了丰富的主题和插件，可以帮助用户更好地使用终端，提高工作效率。

Set-ExecutionPolicy -ExecutionPolicy RemoteSigned -Scope CurrentUser

我们建议使用winget来安装Oh My Posh。你可以在PowerShell中运行以下命令来安装：

winget install JanDeDobbeleer.OhMyPosh

安装完成后，你需要在PowerShell中运行以下命令来初始化Oh My Posh：

oh-my-posh init pwsh

如果你使用的是其他终端，例如cmd，你可以在Oh My Posh的安装文档中找到相应的安装方法。

要配置OMP，首先应该安装OMP推荐使用的字体，例如Nerd Font。这是因为Oh My Posh使用了一些特殊的图标，如果没有合适的字体，可能会导致图标无法正常显示。

你可以在Nerd Fonts官网下载最新的字体包。安装完成后，你需要在终端中设置字体为Nerd Font，以便能够正确显示Oh My Posh的图标。另一个办法是利用OhMyPosh安装这个字体：

oh-my-posh font install meslo

安装完成后，你需要在终端中设置字体为Nerd Font。以PowerShell为例，你可以右键点击窗口标题栏，选择"属性"，然后在"字体"选项卡中选择Nerd Font即可。

为了保证Oh My Posh在每次启动PowerShell时都能自动加载，你需要将初始化命令添加到PowerShell的配置文件中。你可以在PowerShell中运行以下命令来打开配置文件：

notepad $PROFILE

然后在文件的末尾添加以下内容，并重新启动终端：

oh-my-posh init pwsh | Invoke-Expression

接下来，你可以在PowerShell中运行命令来设置Oh My Posh的主题了。其他主题及其安装方法可自行查阅。例如使用 powerlevel10k_classic 为主题：编辑Powershell配置文件，在文件末尾编辑 oh-my-posh init pwsh --config 'powerlevel10k_classic' | Invoke-Expression ，重启终端后即可。

Oh My Zsh¶

Oh My Zsh 是一个开源的、社区驱动的框架，用于管理 Zsh 配置，一般简称为omz。它提供了大量的插件和主题，可以帮助用户更好地使用 Zsh，提高工作效率，其官网为ohmyz.sh。之所以使用omz，主要是因为zsh本身就是大多数人在Linux和macOS上使用的默认shell，功能强大且易于定制，而omz作为zsh的专用配置框架，显然比omp更适合zsh。

安装、配置等内容请参考官网。

omz最令人眼前一亮的是其插件系统，内置了大量实用的插件，可以极大地扩展zsh的功能。我个人非常喜欢自动补全和语法高亮两个插件。而著名的 git 和 z 我个人反而很少用，主要是因为在别处已经彻底习惯用git命令的正常形式了，连图形化界面都几乎不用；而 z 我个人觉得没有必要，毕竟我用得最多的目录也就那么几个，结合KDE桌面和Dolphin文件管理器完全足够快速访问。

使用其他工具¶

默认的软件（如ls、cat、top等）功能比较简单，界面也比较丑陋。为了让终端更美观、更实用，我们可以使用一些替代工具，这里推荐几个我个人常用的：

• 用 fd 替代 find：fd 是一个快速且用户友好的文件查找工具，支持正则表达式和模糊匹配等功能，使用起来比 find 更加简单和高效。
• 用 ripgrep 替代 grep：ripgrep 是一个快速且高效的文本搜索工具，支持正则表达式和多线程搜索等功能，使用起来比 grep 更加简单和高效。
• 用 bat 替代 cat：bat 是一个增强版的文本查看工具，支持语法高亮、行号显示等功能，使用起来比 cat 更加美观和易读。
• 用 htop 替代 top：htop 是一个交互式的进程管理工具，支持彩色显示、进程排序等功能，使用起来比 top 更加直观和易用。
• 用 exa 替代 ls：exa 是一个现代化的文件列表工具，支持彩色显示、图标显示等功能，使用起来比 ls 更加美观和易读。

当然，这些工具都需要单独安装。