Shell 进阶

Shell 的工作原理

命令执行流程

$ echo hello
hello

Shell 做了什么？

读取命令：echo hello
分割参数：程序 echo，参数 hello
查找程序：在 $PATH 中搜索
- 若找不到则报错：command not found
执行程序：运行并显示输出

$ echo $PATH
/usr/local/bin:/usr/bin:/bin

复习：重定向与管道

标准输入输出

stdin (0): 标准输入
stdout (1): 标准输出
stderr (2): 标准错误

重定向符号

>: 覆盖输出 (echo "hello" > file.txt)
>>: 追加输出 (echo "world" >> file.txt)
<: 重定向输入 (python script.py < input.txt)
2>: 重定向错误 (ls not_exist 2> error.log)

管道 |

将上一个命令的输出作为下一个命令的输入
cat file.txt | grep "error" | wc -l

文件查找：find 进阶

对查找结果执行操作

# 删除所有 .tmp 文件
find . -name '*.tmp' -exec rm {} \;

# 查找并压缩
find . -name '*.log' -exec gzip {} \;

# 使用 xargs（更高效）
find . -name '*.txt' | xargs grep "keyword"

fd 工具（现代替代）

fd pattern               # 更简洁的语法
fd -e py                # 查找所有 Python 文件

内容搜索：grep 进阶

高级用法

# 显示上下文
grep -C 5 "error" log.txt      # 前后5行
grep -A 3 "ERROR" log.txt      # 后3行
grep -B 2 "ERROR" log.txt      # 前2行

# 只显示匹配的文件名
grep -l "TODO" *.py

# 统计匹配次数
grep -c "error" log.txt

现代替代工具：ripgrep (rg)

rg -t py 'import'              # 只搜索 Python 文件
rg --stats 'PATTERN'           # 显示统计信息

进程管理

查看进程：ps

# 显示当前终端的进程
ps

# 显示所有进程
ps aux
ps -ef

# 查找特定进程
ps aux | grep python

实时监控：top & htop

top: 经典的系统监控工具
htop: 交互式进程查看器 (推荐)
btop: 极客风格的资源监视器

后台任务管理

command &                # 在后台运行命令
jobs                     # 查看后台任务
fg %1                    # 将任务调回前台
bg %1                    # 让暂停的任务在后台继续运行
Ctrl + Z                 # 挂起当前前台任务

信号 (Signals)

终止进程

# kill 命令发送信号
kill <PID>               # 发送 SIGTERM (默认)
kill -9 <PID>            # 发送 SIGKILL (强制杀死)
killall python           # 杀死所有名为 python 的进程

常见信号

SIGINT (2): Ctrl + C - 中断信号，请求停止
SIGTERM (15): 默认 kill 信号 - 请求程序正常退出
SIGKILL (9): 强制杀死 - 进程无法忽略，立即终止
SIGSTOP (19): Ctrl + Z - 暂停进程 (挂起)

磁盘管理

磁盘空间查看：df & du

# 查看磁盘整体使用情况 (Disk Free)
df -h                             # -h: human-readable (G, M)

# 查看当前目录大小 (Disk Usage)
du -sh .                          # -s: summary, -h: human-readable
du -h -d 1                        # -d 1: 深度为1

现代化磁盘分析：ncdu

ncdu (NCurses Disk Usage) - 交互式的磁盘占用分析工具 - 极速扫描目录 - 键盘导航，按 d 删除文件 - 比 du 直观太多！

ncdu                              # 扫描当前目录

Shell 脚本入门

第一个脚本

#!/bin/bash
# hello.sh - 这是注释

echo "Hello, World!"
echo "当前用户: $USER"
echo "当前目录: $PWD"

# 变量赋值（注意：=两边不能有空格）
NAME="张三"
echo "你好, $NAME"

# 命令替换
CURRENT_DATE=$(date)
echo "当前时间: $CURRENT_DATE"

关键点解析：

#!/bin/bash: Shebang，告诉系统用哪个解释器执行
chmod +x hello.sh: 赋予脚本执行权限，否则无法直接运行

运行脚本：

chmod +x hello.sh
./hello.sh

Shell 脚本：变量和参数

特殊变量

#!/bin/bash
# script.sh

echo "脚本名称: $0"
echo "第一个参数: $1"
echo "第二个参数: $2"
echo "所有参数: $@"
echo "参数个数: $#"
echo "上个命令退出码: $?"
echo "当前进程ID: $$"

运行示例：

$ ./script.sh hello world
脚本名称: ./script.sh
第一个参数: hello
第二个参数: world

Shell 脚本：控制流

条件判断

#!/bin/bash

# 文件判断
if [ -f "file.txt" ]; then
    echo "文件存在"
fi

# 字符串比较（推荐使用 [[]]）
if [[ $USER == "root" ]]; then
    echo "Root 用户"
fi

# 数字比较
if [ $# -eq 0 ]; then
    echo "没有参数"
    exit 1
fi

Shell 脚本：循环

for 循环

# 遍历文件
for file in *.txt; do
    echo "处理: $file"
done

# 遍历数字
for i in {1..5}; do
    echo "数字: $i"
done

# 遍历参数
for arg in "$@"; do
    echo "参数: $arg"
done

Shell 脚本：函数

定义和使用函数

#!/bin/bash

# 定义函数
mcd() {
    mkdir -p "$1"
    cd "$1"
}

# 使用函数
mcd test_directory
pwd

函数的优势：

代码复用
清晰的结构
易于维护

命令历史：history

使用命令历史

# 查看历史
history
history | tail -20                # 最近20条

# 搜索历史（Ctrl+R）
# 输入关键字，按 Ctrl+R 继续搜索

# 执行历史命令
!100                              # 执行第100条命令
!!                                # 执行上一条命令
!git                              # 执行最近的 git 命令

配置历史

# .bashrc 中配置
HISTSIZE=10000                    # 内存中保存的命令数
HISTFILESIZE=20000                # 文件中保存的命令数
HISTCONTROL=ignorespace           # 空格开头的命令不记录

目录导航技巧

快速跳转工具

使用 z / autojump

# 安装后，自动记录访问的目录
cd /home/user/projects/webapp
cd /home/user/documents

# 快速跳转（只需部分路径）
z webapp                          # 跳转到 projects/webapp
j doc                             # 跳转到 documents

使用别名

# 在 .bashrc 中添加
alias proj="cd ~/projects"
alias docs="cd ~/documents"

Shell 快捷键

必须掌握的快捷键

快捷键	功能
`Ctrl + C`	终止当前命令
`Ctrl + D`	退出 Shell / EOF
`Ctrl + L`	清屏（等同 clear）
`Ctrl + R`	反向搜索历史
`Ctrl + A`	移到行首
`Ctrl + E`	移到行尾

Shell 快捷键

编辑快捷键

快捷键	功能
`Ctrl + U`	删除到行首
`Ctrl + K`	删除到行尾
`Ctrl + W`	删除前一个单词
`Alt + D`	删除后一个单词
`Ctrl + Y`	粘贴删除的内容
`Tab`	自动补全

Shell 最佳实践

编写可维护的脚本

#!/bin/bash
# 脚本说明：备份重要文件

# 严格模式
set -e                            # 遇到错误立即退出
set -u                            # 使用未定义变量时报错
set -o pipefail                   # 管道中任一命令失败则失败

# 使用有意义的变量名
BACKUP_DIR="/backup"
SOURCE_DIR="/data"
TIMESTAMP=$(date +%Y%m%d_%H%M%S)

# 函数化
backup_files() {
    tar -czf "${BACKUP_DIR}/backup_${TIMESTAMP}.tar.gz" "$SOURCE_DIR"
}

调试 Shell 脚本

调试技巧

# 显示执行的命令
bash -x script.sh

# 在脚本中启用调试
#!/bin/bash
set -x                            # 开启调试输出

# 或者部分调试
set -x
# 需要调试的代码
set +x

# 使用 shellcheck 检查错误
shellcheck script.sh

实用工具推荐

现代化命令行工具

fd - 更好的 find
ripgrep (rg) - 更快的 grep
bat - 更好的 cat（带语法高亮）
exa - 更好的 ls
tldr - 简化的 man 页面
fzf - 模糊查找工具

# 安装示例（Ubuntu）
sudo apt install fd-find ripgrep bat