一、linux操作系统介绍

① Linux内核5大功能：

• 内存管理：负责系统内存的分配与回收
• 进程调度：实现 CPU 时间片分配和进程调度
• 文件系统：遵循"一切皆文件"的设计理念
• 进程通信：管理进程间的数据交互
• 网络通信：实现网络协议栈功能

② Linux内核：

•  Linux内核是由系统调用组成的一些纯C代码
•  不允许与用户直接交互
• 内核功能复杂，不容易被调用，所以通过shell编写一系列命令来完成内核功能（shell命令解释器）

③ shell作用：

• 保护内核
• 命令解释器

④ 库函数：

• 库函数是对系统调用的封装，能够处理一些复杂的应用场景
• 系统调用是Linux内核中的函数接口，只有在Linux系统中才能使用，功能强大，但十分简练

• 库函数可以移植，所以具有通用性

二、Shell

2.1 shell命令

2.1.1 文件目录操作

命令	作用
ls	查看目录，ls -l 详细信息，ls -a 显示隐藏文件
touch	新建普通文件
rm	删除文件；rm -rf 强制删除目录
mkdir	创建文件夹
rmdir	删除空文件夹
cp	复制，复制目录需要加 -rf
mv	移动 / 重命名

文件类型：

• b： block 块设备文件
• c： character 字符设备文件
• d： directory 目录文件
• -：普通文件
• l： link 链接文件
• s： socket 套接字文件
• p： pipe 管道文件

2.1.2 文件查看命令

cat filename：直接显示整个文件内容，适合处理小文件

more/less：支持分页浏览，适合查看大文件内容，两者功能类似。

 more 的操作：

• 空格键：向下翻一页
• Enter 键：向下翻一行
• q：退出查看
• / + 搜索词：搜索内容（more 的搜索功能较弱）

 less 的操作：

• 空格键或 Page Down：向下翻一页
• Page Up：向上翻一页
• j 或 ↓：向下移动一行
• k 或 ↑：向上移动一行
• / + 搜索词：向下搜索
• ? + 搜索词：向上搜索
• n：跳转到下一个匹配项
• N：跳转到上一个匹配项
• q：退出查看
• 在 less 中使用 -N 参数显示行号
• 使用 less 时，输入 G 可直接跳转到文件末尾，输入 gg 跳转到文件开头
• 可以一次打开多个文件，通过 :n 切换到下一个文件，:p 切换到上一个文件

head/tail：查看文件首尾部分内容，例如：

• tail -n 20 filename 查看文件末尾20行
• head -n 10 filename 查看文件开头10行

2.1.3 文件查找

• find . -name "文件名"：递归搜索当前目录及其子目录中匹配指定名称的文件
• grep "字符串" 文件名：在指定文件中查找包含特定字符串的行并输出

2.1.4 通配符

• *：匹配任意长度任意字符
• ?：匹配单个任意字符
• []：匹配括号内指定单个字符

ls file_*.txt
ls file_??.txt
ls file_[1,3,5].txt
ls file_[1-5].txt
ls file_[^6].txt

2.1.5 压缩解压 tar

# 压缩 gz
tar -zcvf filename.tar.gz dirname/*
# 解压 gz
tar -zxvf filename.tar.gz
# 压缩 bz2
tar -jcvf filename.tar.bz2 dirname/*
# 解压 bz2
tar -jxvf filename.tar.bz2

2.1.6 组合命令

管道 |：把前一条命令输出，当做后一条命令输入

ps -ef | grep "bash"

重定向

• > 覆盖重定向，清空文件写入
• >> 追加重定向，在文件末尾追加

ps -ef > file.txt

在/usr/include/stdio.h文件中的后200行， 找到和extern 相关的内容， 并把这些
内容所在的行记录到file.txt文件中， 使用一条shell命令实现
tail -n 200 /usr/include/stdio.h | grep "extern" > file.txt

2.1.7 其余命令

• echo：打印内容到终端
• history：查看历史执行命令
• du：查看文件 / 目录大小，du -k / du -m
• od -c file.txt：按字符格式查看文件原始内容 (od 按照指定的方式查看文件中的内容
  )
• date：查看系统时间
• uname -a：查看内核、平台架构信息
• ifconfig：网卡信息
• ping：测试网络连通

2.1.8 dpkg工具集（deb 包本地安装）

# 安装软件
sudo dpkg -i xxx.deb   
# 卸载软件
sudo dpkg -P 软件名 
# 查看是否安装成功    
dpkg -l 软件名          

2.1.9 apt-get工具集(必须连接网络)

# 下载并安装软件
sudo apt-get install 软件名
# 卸载软件
sudo apt-get remove 软件名 --purge

2.2 shell编程

① 编译型语言和解释型语言特点

• 编译型语言

  • 支持丰富的数据类型
  • 采用先编译后执行的运行机制
  • 执行效率高，运行速度快
  • 开发周期相对较长
  • 擅长数据运算和处理

• 解释型语言

  • 所有数据均以字符串形式处理
  • 采用边解释边执行的方式运行
  • 执行效率较低，运行速度较慢
  • 开发效率较高
  • 适合系统开发和维护工作

② 编写shell脚本并执行的步骤

1.打开文件并编写代码
vim filename.sh
2.加上执行权限
chmod +x filename.sh
3.运行脚本
./filename.sh

③ shell脚本本质就是一系列shell命令的集合。

④ shell中的变量

• 环境变量：系统预定义变量，例如 PWD、PATH、HOME
• 位置变量
  • $0：当前执行的脚本文件名
  • $1 $2 $3：依次表示传入脚本的第1、2、3个参数
  • $#：传入参数的总数量
  • $$：当前脚本运行的进程ID
  • $?：上一条命令的执行返回值
• 自定义变量：变量名=值（注意等号两侧不能有空格）

#!/bin/bash 
echo ==================
echo $PWD
echo $HOME
echo $PATH
echo ==================
echo $0
echo $1
echo $2
echo $3
echo $#
echo $$
echo $?
echo ==================
a="hello world"
b=100
echo $a
echo $b

⑤ shell 引号区别

• 双引号 " "：会解析其中的变量，将其替换为对应的值
• 单引号 ' '：保持内容原样输出，不会解析变量
• 反引号 ` `：将其中的内容作为命令执行（等同于 $() 语法）

⑥ expr - 计算表达式

        expr 是一个用于计算表达式的命令行工具，支持整数运算、字符串操作和逻辑比较（浮点数计算需借助其他工具（如 bc））。它通常用于 Shell 脚本中处理数学或字符串运算。运算符与操作数之间需用空格分隔。

• 算术运算：+（加）、-（减）、*（乘）、/（除）、%（取模）
  • 乘法符号 * 需转义为 \*，避免被 Shell 解析为通配符
• 比较运算：=（等于）、!=（不等于）、>（大于）、>=（大于等于）、<（小于）、<=（小于等于）
  • 比较运算符需用反斜杠转义（如 \>）
• 字符串操作：
  • : 匹配子字符串（返回匹配的字符数）
  • substr 提取子字符串（需结合 expr 语法）

  • expr "hello" : "h.*o"  # 输出 5（匹配整个字符串）  
    expr substr "abcdef" 2 3  # 输出 "bcd"（从第2字符开始取3个字符）  

#!/bin/bash 
num=100
echo num = $num
echo "num = $num"
echo 'num = $num'
read n
echo "n = $n"
sum=`expr $num + 1`
echo "sum = $sum"

• 实现算术运算

#!/bin/bash 
read num1
read num2
add=`expr $num1 + $num2`
sub=`expr $num1 - $num2`
mul=`expr $num1 \* $num2`
div=`expr $num1 / $num2`
echo "add = $add"
echo "sub = $sub"
echo "mul = $mul"
echo "div = $div"

⑦ shell脚本中的输入和输出

•  echo 输出
•  read 输入

⑧ if分支语句

# 语法
if 判断条件
then
else
fi

#!/bin/bash 
read num1
read num2
if [ $num1 -gt $num2 ]
then
	echo "大于"
elif [ $num1 -lt $num2 ]
then
	echo "小于"
else
	echo "等于"
fi

test - 检查文件类型并比较值：

• 使用方法：test 表达式、[ 表达式 ] （表达式两边必须有空格）

• -b：检查是否为块设备
  -c：检查是否为字符设备
  -d：检查是否为目录
  -f：检查是否为普通文件
  -L：检查是否为符号链接
  -S：检查是否为套接字文件
  -p：检查是否为管道文件
  -e：检查文件是否存在
  -s：检查文件是否存在且不为空
  字符串比较：
      =, !=：字符串相等/不等
      -z：字符串为空
      -n：字符串非空
  数值比较：
      -eq, -ne：等于/不等于
      -gt, -lt：大于/小于
      -ge, -le：大于等于/小于等于
  可以通过逻辑运算符组合多个条件：
      -a：与(AND)
      -o：或(OR)
      !：非(NOT)
  if [ -f "$file" -a -r "$file" ]; then
      echo "文件存在且可读"
  fi

练习1：从终端接收文件名(文件路径)，打印出该文件的类型

#!/bin/bash 
read filename 
if [ -L $filename ]
then
	echo "链接文件"
elif [ -b $filename ]
then
	echo "块设备文件"
elif [ -c $filename ]
then
	echo "字符设备文件"
elif [ -d $filename ]
then
	echo "目录文件"
elif [ -f $filename ]
then
	echo "普通文件"
elif [ -S $filename ]
then
	echo "套接字文件"
elif [ -p $filename ]
then
	echo "管道文件"
fi

练习2：从终端接收一个文件名， 如果该文件名为qianrushi则处理该文件， 如果文件名不为qianrushi则无需做任何处理， 处理方式为： 如果该文件已经存在， 则创建一个tmp文件夹， 并在文件夹下新建quanrushi.txt文件， 如果文件不存在则直接创建。

#!/bin/bash 
read filename 
if [ $filename = "qianrushi" ]
then
	if [ -e $filename ]
	then
		mkdir tmp
		cd tmp
		touch $filename.txt
	else 
		touch $filename.txt 
	fi 
fi

⑨ case分支语句

# 语法
case 变量名 in
值1)语句
;;
值2)语句
;;
值3)语句
;;
*)语句
;;
esac

练习：从终端输入一个成绩， 使用case打印出成绩的级别， 如果90 - 100 打印"优秀"、80 - 89 打印"良好"、70 - 79 打印"中等"、60 - 69 打印"及格"、60以下 打印"不及格"。

#!/bin/bash 
read score
shi=`expr $score / 10`
case $shi in 
	10)echo "优秀"
		;;
	9)echo "优秀"
		;;
	8)echo "良好"
		;;
	7)echo "中等"
		;;
	6)echo "及格"
		;;
	*)echo "不及格"
		;;
esac

⑩ while 循环

# 语法
while 条件
do
    语句
done

#!/bin/bash 
i=0
sum=0
while [ $i -lt 101 ]
do
	sum=`expr $sum + $i`
	i=`expr $i + 1`
done
echo "sum = $sum"

⑪ for 循环

# 语法
for i in 1 2 3 4 5
do
    语句
done

练习1：打印1-100数字

#!/bin/bash 
#for i in 1 2 3 4 5
#for i in `seq 100`
#for i in {1..100}
for ((i = 0; i < 101; i++))
do
	echo "i = $i"
done

练习2：求1-100的和

#!/bin/bash 
for ((i = 0; i < 101; i++))
do
	sum=`expr $sum + $i`
done
echo "sum = $sum"

⑫ 数组

#!/bin/bash 
array=("hello" "world" "how" "are" "you")
echo ${array[0]}
echo ${array[1]}
echo ${array[2]}
echo ${array[3]}
echo ${array[4]}
echo ${array[*]}

⑬ 函数

#!/bin/bash 
#函数return返回的是函数调用的结果,结果为0
#函数内部的打印会作为函数的返回值
add()
{
	ret=0
	ret=`expr $1 + $2`
	echo "$ret"
	return 3
}
read num1
read num2
sum=`add $num1 $num2`
echo "$?"
echo "sum = $sum"