Shell 之初识

Question

一、简述

在计算机科学中，Shell 英文原意是「外壳」，用来区别于 Kernel，即「内核」。

它是用户与内核之间的一座桥梁，简化操作的同时，又能保证内核的安全。从这个层面看，Shell 是一个「应用程序」，一个功能强大、系统级别的超级应用。Shell 提供了很多方便、实用的工具来降低用户操作成本，例如 cp、touch、mkdir 等内置命令。

历史上，出现了很多种 Shell 应用，其实现、功能以及使用方式大部分相同，但又稍有区别。比如 Boush Shell（sh）、Bourne Again shell（bash）、Z Shell（zsh）等。从这个层面来看，Shell 是一个「解析器」。当用户在命令行环境输入操作指令后，由 Shell 解析器进行解析，然后再传递给操作系统，接着转换为内核可识别的指令操作，进而控制硬件，以到达用户操作计算机的目的。主流操作系统中，内置了很多种 Shell 解析器，最常见的有 bash、zsh 等。

提供了 Shell 的命令行环境的应用，被称为「终端」，即 Terminal。

不仅如此，Shell 同时又是一种「编程语言」。作为命令语言，它交互式解释和执行用户输入的命令，或者自动地解析和执行预先设定好的一连串的命令。作为程序设计语言，它定义了各种变量和参数，并提供了许多在高级语言中才具有的控制结构，包括循环和分支等。

所以，Shell 既是一个超级应用，也是一种用户输入的解析器，又能作为一门编程语言。本文将 Shell 视为一门编程语言去介绍。

二、简单使用

Shell 命令执行很简单，只要有一个终端工具即可，而且主流操作系统都会内置。例如 Windows 的 CMD、PowerShell，Unix-like 的 Terminal 等。简单地像 JavaScript 一样，只要有一个浏览器就能运行你所编写的代码。例如：

$ echo 'Hello Shell'
Hello Shell

$ echo $TERM_PROGRAM
Apple_Terminal

是不是很简单！没错，你已经入门了，哈哈！

注意，以上 $ 只是一个「命令行提示符」，一种行文习惯，表示其后的是一个 Shell 命令，常用美元符号 $ 表示。在命令行环境中，不需要输入它。

由于我是写前端的，这里用 JavaScript 类比一下。以上示例，echo 是 Shell 内置函数，将用户输入转换为标准输出（STDOUT），类似于 JavaScript 中的 console.log() 函数。而 TERM_PROGRAM 则是 Shell 内置的一个全局变量，类似于 JavaScript 的 window、Object 等内置变量（对象），只不过在 Shell 中引用变量，需要在变量名之前加上 $，仅此而已。

2.1 命令格式

形式如下：

$ command [ arg1 arg2 ... [ argN ] ]

其中 command 是具体的一个命令或可执行文件，arg1 arg2 ... argN 是传递给命令的参数，它们都是可选的。在 Shell 里，命令与参数、参数与参数之间用一个「空格」（或 Tab 键）区分。多余空格会被忽略，作用相当于一个空格。

$ ls -l

以上示例，ls 是命令，-l 是参数，是可选的。参数通常分为命令配置项和用户输入两种：

• 配置项参数：一般以连字符 - 或 -- 开头，通常有长、短两种形式，比如 list 命令中的 -l 和 --list，二者作用完全一致。短形式便于输入，长形式便于理解，仅此而已。
• 用户输入参数：除配置项之外的参数，比如 git push origin main 中的 origin、main 参数，这类参数往往是每个用户传参差异大，因此无法做成配置项。

2.2 多行命令表示

在命令行环境中，单个命令通常是一行表示，当命令输入完成后，按下「Enter」键，随即执行该命令，并输出结果。

太离谱了，Shell 竟然不给我换行输入的机会，哼！

其实不是的，Shell 是有提供这种输入的。假设命令很长，或者出于阅读性的考虑，我们是需要将命令写成多行的。可以在当前行末尾键入反斜杠 \，再按下「Enter」键即可换行输入了：

# 相当于 echo foo bar
$ echo foo \
bar

# 相当于 echo foobar
$ echo foo\
bar

请注意，反斜杠后的回车并不会占用形成一个「空格」效果，因此实际中需注意参数问题。

2.3 命令结束符与组合符

通常，一行输入多是单条命令。若要一行中执行多条命令，也是可以的。

命令结束符「分号」：

$ command1; command2

以上示例，先执行 command1 命令，待其执行完成之后，才接着执行 command2 命令。而且，无论第一个命令是否执行成功，第二个命令总会执行。

命令组合符 && 和 ||：

$ command1 && command2

$ command1 || command2

以上示例，其实跟其他高级语言类似，所以看到就能猜出个大概。

• && 表示只有 command1 执行成功，才会继续执行 command2。
• || 表示如果 command1 执行失败，才会继续执行 command2。

管道符 |：

$ command1 | command2

# 相当于
$ command1 > tempfile
$ command2 < tempfile
$ rm tempfile

以上示例，前一个命令的输出，作为第二个命令的输入。这种方式对命令的简化非常有用。

以上提到的几种命令组合方式，命令都是「继发」执行的，并不是「并行」执行的。

三、常用快捷键

在终端工具中，提供了很多快捷键，可以简化操作。常用的有：

• Ctrl + L：清除屏幕并将当前行移到页面顶部，作用同 clear 命令。
• Ctrl + C：中止当前正在执行的命令，有些情况下需要按下多次。
• Ctrl + A：将光标移至行首。
• Ctrl + E：将光标移至行尾。
• 方向键上：向后浏览命令执行历史记录。
• 方向键下：向前浏览命令执行历史记录。

注意，不同操作系统下，部分快捷键组合方式会有所差异。主要差异体现在 Windows 下的 Ctrl 与 macOS 下的 Ctrl、⌘ 键吧。

论快捷键的话，不得不提的是 Tab 键，可自动补全命令。如果再结合类似 zsh 等强大的 Shell 解析器，那么 Tab 键能玩出各种花样，成倍地提高输入效率。