一、 知识框架与概念理解

1. 什么是Shell？

• 概念：Shell是一个用C语言编写的程序，它是用户使用Linux的桥梁。Shell既是一种命令语言，又是一种程序设计语言。

• 本质：它是一个应用程序，提供界面让用户访问操作系统内核的服务。

• Shell脚本：为Shell编写的脚本程序，文件后缀通常为 .sh。

• Shebang（#!）：脚本文件的第一行 #!/bin/bash 用于指定解释此脚本的Shell路径。

2. Shell的类型

Linux的Shell种类众多，常见的有：

• Bourne Shell (/usr/bin/sh 或 /bin/sh)

• Bourne Again Shell (/bin/bash) —— 日常工作中广泛使用，也是大多数Linux系统默认的Shell。

• C Shell (/usr/bin/csh)

• K Shell (/usr/bin/ksh)

• Shell for Root (/sbin/sh)

注意：#!/bin/sh 在很多系统中同样可以改为 #!/bin/bash。

3. 默认Shell的配置

系统启动什么样的Shell程序取决于用户ID配置。

• 配置文件位置：/etc/passwd 文件中的第7个字段。

• 实操命令：

  bash

  cat /etc/passwd | grep zhang
  # 输出示例：zhang:x:1000:1000:Jinyuan Zhang:/home/zhang:/bin/bash

• 其他Shell启动：输入 /bin/dash 启动dash，输入 exit 退出。

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二、 Shell的父子关系与运行模式

1. 父子Shell关系

• 用户登录虚拟控制台或启动终端仿真器时，启动的默认交互Shell是一个父Shell。

• 在CLI提示符后输入 bash 命令，会创建一个新的Shell程序，称为子Shell（child shell）。

• 实操命令：

  • ps -f：查看进程ID（PID）和父进程ID（PPID）。

  • ps --forest：展示子Shell间的嵌套结构。

  • exit：有条不紊地退出子Shell。

  • man bash 或 bash --help：获取bash命令的帮助。
    (请在此处插入Xshell中执行 ps --forest 和 exit 的截图)

2. 命令列表与进程列表

• 命令列表：在命令之间加入分号（;），可以在一行中依次运行一系列命令。

• 进程列表：将命令列表包含在括号 () 里，会生成一个子Shell来执行对应的命令。

• 判断是否生成子Shell：使用 echo $BASH_SUBSHELL。返回 0 表示没有子Shell，返回 1 或更大数字表示存在子Shell。

• 实操命令：

  bash

  pwd; ls; cd ./directory/; pwd; echo $BASH_SUBSHELL
  (pwd; ls; cd ./directory/; pwd; echo $BASH_SUBSHELL)

  (请在此处插入Xshell中执行上述命令的对比截图)

3. 后台模式与协程

• 后台模式：在命令末尾加上字符 &，让出CLI供他用。

  • sleep 60 &：将命令置入后台。

  • ps -f 和 jobs：显示各种进程和后台作业信息。jobs -l 显示更详细信息。

  • 进程列表置入后台：(pwd; ls; cd ./directory/; pwd; echo $BASH_SUBSHELL) &

• 协程（coproc）：在后台生成一个子Shell，并在这个子Shell中执行命令。默认名字为 COPROC。

  • 扩展语法：coproc My_Job { sleep 10; } （注意：{} 和命令名之间必须有空格，命令必须以分号 ; 结尾）。
    (请在此处插入Xshell中执行 jobs -l 查看后台任务的截图)

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三、 内建命令与外部命令

1. 概念区分

• 外部命令：存在于bash shell之外的程序，通常位于 /bin、/usr/bin、/sbin、/usr/sbin 中。执行时会创建子进程（衍生/forking），需要花费时间和精力设置新子进程的环境。ps 就是一个外部命令。

• 内建命令：已经和shell编译成了一体，不需要借助外部程序文件来运行，不需要子进程，执行速度更快，效率更高。cd 和 exit 都是内建命令。

2. 查看命令类型

• which：只显示外部命令文件。

• type -a：查看命令的不同实现（包括内建和外部）。

• 实操命令：

  bash

  which ps
  type -a ps
  type -a cd
  type -a echo
  type -a pwd

  (请在此处插入Xshell中执行 type -a 的截图)

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四、 核心内建命令实战 (history 与 alias)

1. history 命令

history 会跟踪你用过的命令。命令历史记录先存放在内存中，当shell退出时（当前终端窗口关闭时）才被写入到隐藏文件 .bash_history 中（位于用户主目录）。

• 唤回命令：

  • !!：唤出刚刚用过的那条命令。

  • !命令编号：唤出history中对应编号的命令。

  • history | grep 27：查找历史记录。

• 实操命令：

  bash

  ps --forest
  !!
  !27

【课后练习题解答】

题目1：查看history和cat .bash_history输出有什么不同？
解答：
在Xshell中执行 tail -5 .bash_history 与 history | tail -5。
.bash_history 的末尾几行是上次退出shell时的命令；而 history 的末尾是当前实时输入过的命令（存在内存中，还未写入文件）。两者由于时间差，输出通常是不一致的。
(请在此处插入 tail -5 .bash_history 和 history | tail -5 的对比截图)

题目2：执行history -a后cat .bash_history输出有什么变化？
解答：
history -a 选项的作用是强制将内存中的命令历史记录写入 .bash_history 文件（而不必等到退出shell）。
执行 history -a 后，再次执行 tail -5 .bash_history，你会发现 .bash_history 的内容与 history 命令的内容变得一致了，刚刚执行的命令被追加到了文件中。
(请在此处插入执行 history -a 后再 tail -5 .bash_history 的截图)

2. alias 命令

alias（别名）允许你为常用的命令（及其参数）创建另一个名称，从而减轻代码输入量。

• alias -p：查看当前Linux发行版已经设置好的常用命令别名（如 ll 和 ls -al 显示结果一样）。

• 创建别名：alias li='ls -li'

• 注意：命令别名属于内部命令，一个别名仅在它所被定义的shell进程中才有效。在自己用户下设置的别名，不会影响其他用户。

• 实操命令：

  bash

  alias -p
  alias li='ls -li'
  li