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5.7 命令行基础

命令行界面（Command Line Interface, CLI）是类 UNIX 系统的主要交互方式，提供了直接操作系统的方法。

我是谁？

  • 查看当前登录系统的用户名：

$ whoami
ykla

技巧

whoami 已由 id(1) 替代，等价于 id -un。

  • 查看当前登录用户所属用户组的信息。

$ id
uid=1001(ykla) gid=1001(ykla) groups=1001(ykla),0(wheel)

  • 查看当前用户登录的终端及本次登录时间。

$ who
root             pts/0        Mar 19 15:00 (3413e8b6b43f)

BSD who 与 GNU/Linux 的 who 差异较大；FreeBSD 的 who 不支持 Linux 的 -d（死进程）、-p（init 活动进程）、--lookup、--ips 等选项。

我从哪里来？

展示当前有哪些用户已登录，以及他们正在做什么：

BSD w 与 GNU/Linux 的 w 差异较大；FreeBSD 的 w 不支持 Linux w 的 -f 、-s 、-u 等选项。

我在哪？

  • 查看当前所在路径。

pwd 即 print working directory，用于打印当前工作目录。

BSD pwd 与 POSIX 标准兼容；与 GNU/Linux 的 pwd 基本兼容。

我究竟是谁？

账户切换与退出登录：

  • ① 使用 su空格用户名 可以切换到用户 ykla。如果从 root 切换到 ykla，则不需要输入 ykla 的密码：

    • root@ykla:/：

    • root：当前用户是 root

    • @：“谁”在“xx”主机上

    • ykla：此处是主机名，与用户 ykla 无关。主机名可自行设定

    • :/：代表当前位于 / 路径下

  • ② 注意提示符号的变化：root 是 #，普通用户是 $（csh 是 %）

  • ③ 如果仅输入 su 并回车，命令的含义是从当前用户切换到 root 账户（如果已经是 root，则不会有任何变化）。非 wheel 组成员不能直接 su 到 root，否则系统将返回 sorry 错误提示，但可以 su 到其他用户。

  • ④ 从普通用户切换到 root，需要 root 账户的登录密码。

  • ⑤ 输入 exit 可退出当前用户，如果是唯一登录的用户，将退出登录到 TTY。

思考题

⑥、⑦ 分别切换到了哪些用户或执行了哪些操作？

su 命令切换到目标用户在 /etc/passwd 中定义的登录 shell。注意：使用 su -m 时，如果目标用户的 shell 不在 /etc/shells 中且调用者非 root，则 su 会失败。chsh 命令则只能将 shell 更改为 /etc/shells 中列出的标准 shell。su - 或 su -l 不仅切换用户，还会将工作目录切换到目标用户的主目录，并重置环境变量。

BSD 与 GNU su 行为比较：

项目

FreeBSD su 行为

Linux su 行为

-c

指定 login class（登录类）

执行指定命令（command）

-s

设置 MAC label（强制访问控制标签）

指定登录 shell

执行命令方式

将命令作为参数传递给目标用户 shell 执行

使用 -c 直接执行命令

我要去哪里？

cd 命令，即“change the working directory”，切换当前工作目录。

根据上面的输出，请读者思考：上面的 . 和 .. 分别代表什么？

技巧

在 FreeBSD 的 sh(1) 中，cd 的行为由 POSIX 标准规定。

命令行格式

大多数命令行命令的名称都具有明确含义，例如 ls 即 list（列出）、wget 即通过 web（网络）来 get（下载）；也存在少量难以从名称推断功能的命令，例如 thefuck 命令（用于自动纠正拼写错误）。

命令行的基本语法结构遵循 POSIX Shell Command Language 规范（IEEE Std 1003.1）。其一般格式如下：

其中，ls（L 小写）意味着列出当前目录或指定目录下的文件；选项 -l（L 小写）意味着打印详细信息，输出长（long）格式。多个短选项可合并书写，如 -a -l 等价于 -al。

选项用于修改命令的行为；参数（argument）是命令操作的对象。

技巧

命令执行后返回退出状态码（exit status）：0 表示成功，非 0 表示失败。

需要注意中英文书写习惯的差异：中文行文不使用空格分隔，而英文单词必须使用空格加以区分。正因如此，命令行中各个组成部分之间应使用空格分隔 。空格的数量一般不受限制，但最少应该为一个，即 。

思考题

如果不使用空格或某种方式（例如其他符号）分隔命令行，那么软件该如何理解整个句子？

如果不加空格，从自然语言角度，从人类视角看这句话 Whatwelovedeclarespubliclywhoexactlyweare. 会是怎样的体验？

再看：ls-l/home/ykla/tmp、ls/ 呢？

可以看到，shell 会将整个字符串当作一个可执行命令来解析和执行。

还需要注意，命令行本身不具备自动纠错功能，即使仅拼错一个字母或少输入一个字符，命令也无法正确执行。

技巧

Windows 不仅对文件名大小写不敏感，对命令名称的大小写也不敏感。

技巧

命令前面的 # 表示什么意思？# 在 shell 当中通常是起注释作用（由 POSIX.1-2024 规定），相当于 C 语言中的 //。意味着后边的文字只起到说明作用，不起实际作用。

命令的执行与中断

与 Windows 及图形化界面软件不同，绝大多数命令行程序在执行过程中不会显示进度提示。通常只有以下两种结果：

  • 成功执行：

  • 执行中断：

执行中断有很多可能的情形，以上只是其中一种（指定的文件或目录不存在）。

可以看到，只有在执行中断时，命令行才会有提示；如果执行完毕，则不会产生任何提示。这种 UNIX 设计哲学旨在保证终端输出的简洁性。

shell 命令的来源

Linux

在 Linux 中，大多数常用命令来自 GNU 等用户空间软件包，Linux 内核本身并不提供用户级命令。以下为验证过程：

可见在 Linux 中，这些常见命令一般出自 GNU 软件 coreutils、util-linux 或 procps。这些软件在历史上是 GNU 计划对 UNIX 软件的再实现。

同时，shell 本身也内置了一些命令：

列出所有 shell 内置命令：

FreeBSD

在 FreeBSD 中，除了上述 shell 内置命令外（参见：sh(1)[EB/OL]. [2026-03-26]. https://man.freebsd.org/cgi/man.cgi?query=sh&sektion=1），常用命令都是基本系统自带的，不属于任何包。例如 ls 命令，其源代码位于 freebsd-src/bin/ls/[EB/OL]. [2026-03-26]. https://github.com/freebsd/freebsd-src/tree/main/bin/ls。可见 FreeBSD 系统是有机整体，而非由不同人员或团队维护的软件包简单拼接而成。

如果配置了 PkgBase，则输出类似：

如果缺少某个命令，一般可以通过安装相应的软件包来获取，例如 lspci 命令，来自软件包 sysutils/pciutils。然而也有许多命令存在 Linux 专有性问题，不兼容其他操作系统，例如 ip 命令，来自软件包 iproute2。

常用命令

cd 命令

cd（change working directory，更改工作目录）

切换到 /home：

ls 命令

ls（list，列出）命令的基本用法前文已经介绍，下面演示如何让 ls 以人类易读的方式显示文件大小：

选项 -h，即 human（人类），需要与 -l（long 长输出）结合使用。

在 UNIX 系统中，以 . 开头的文件或目录（如上面的 .Xauthority）都是隐藏的。Android 手机同样如此——可以通过 MT 文件管理器 自行查看。

选项 -a 可用于显示隐藏的目录和文件：

如果不加选项 -a：

则不会显示隐藏文件。

touch 创建文件命令

touch 的字面含义为“触碰”，表示轻微变动文件时间戳。

FreeBSD 的 touch 与 POSIX 标准兼容，最早出现于 Version 7 AT&T UNIX。

创建一个文件，命名为 test：

技巧

可以看到上述命令创建的是 test，而非 test.txt、test.word、test.pdf 之类的。事实上，.txt 这一部分称为文件后缀名，主要用于提示用户文件类型，而非供系统识别。许多我们以为清楚明白的事物，真的如我们所认为的那般吗？

即使去掉相应的后缀名，在类 UNIX 系统中也可以识别文件的类型，这是根据文件幻数（magic numbers）确定的：

file 命令通过三组测试依次判定文件类型：文件系统测试（基于 stat(2)）、幻数测试（基于 /usr/share/misc/magic.mgc 中的固定格式标识）和语言测试（基于文本模式匹配）。其中“幻数”（magic number）概念源于 UNIX 可执行文件格式，文件头部特定偏移量处存储的固定标识用于指示文件类型。

可以一次性使用多个参数创建多个文件（类似用法几乎是通用的，不再赘述）：

mkdir 创建目录

mkdir 即 make directories，创建目录

创建一个目录，命名为 ykla。

如果文件已存在：

如果要创建目录 ykla/ykla1/ykla2/ykla3，该如何操作？

系统返回上述错误，此时需要参数 -p，p 是英文 parents（父）的意思，即如果上级目录不存在，就一并创建。

FreeBSD 的 mkdir 与 GNU/Linux 的 mkdir 基本兼容。

rm 删除命令

警告

FreeBSD 命令行界面是没有回收站的，所有命令一经执行不可撤销。命令行操作 rm 具有较高风险。

rm 即英文 remove 的缩写，意为删除。

删除文件 test

如果不存在文件 test：

删除路径 /home/ykla/test

  • 如果目录为空（不含任何文件，只是空目录）

还可使用命令 rmdir（remove directory，即删除目录，且只能删除空目录）：

  • 如果目录不为空

使用参数 -r（recursively）递归，参数 -f（force）强制删除：

技巧

什么是递归？

“从前有座山，山上有座庙，庙里有个老和尚在给小和尚讲故事。老和尚说：‘从前有座山，山上有座庙……’”这就是递归的实例。

在该操作中，其含义是先进入 /home/ykla/test/ 下最深层的子目录（如存在），删除其中的文件和子目录本身，随后向上逐层重复该过程。直至删除 /home/ykla/test/。即使用深度优先搜索算法（Depth-First Search，DFS）。

警告

使用 rm -rf 是相当危险的操作，是不可撤销的。如果命令中误输入空格，如将 /home/ykla/test/ 误输为 /home/ykla /test/，会导致删除路径错误：

警告

互联网上常有说法称使用 sudo rm -rf /* 是某种可以执行特定操作的命令，误导他人对系统造成不可挽回的灾难性破坏。该命令实质上是以 root 权限（还好 FreeBSD 默认没有 sudo），删除 / 及其子目录下的一切存在。现在展示一下结果：

引导错误

重启后即可发现引导项丢失。

思考题

你是否对上面“root 是 UNIX 中的最高权限”这句话有了更深刻的体会？这是否说明了权力和责任的一致性？如果滥用权力，不仅会伤害他人，最后也会导致自己失去存在的现实性。

mv 移动/重命名命令

mv 即英文 move 的缩写，意为移动。

将文件 test 移动到 /home/ykla：

将目录及子目录移动到 /home/ykla

  • 重命名

将 test5.pdf 重命名为 test5.txt

将 test2 重命名为 test2.pdf

cp 复制命令

cp 即英文 copy 的缩写，意为复制。

将文件 test 复制到 /home/ykla

如果缺少末尾的 /，且子目录 ykla 不存在，test 将被重命名为 ykla（ykla 本应为一个目录），因此末尾的 / 不可省略：

如果缺少末尾的 /：

思考题

其他命令有没有类似的问题？请试一试。

在复制文件的同时修改其文件名及后缀：

该命令通常用于备份配置文件。

复制目录及子目录：

直接复制不可行，系统提示目标为目录而非文件。

因此还需要选项 -r。r 是英文 recursively（递归）的意思：

通配符 *

有时操作需要全选，可以使用通配符 *。

  • 删除所有文件名以 test 开头的文件：

可见：目录不会被处理。

  • 删除所有文件名以 test 开头的文件和 目录：

  • 删除所有文件和 目录：

逻辑运算符 &&

&&（逻辑与，AND）：只有 && 之前的命令执行成功，才会执行后续的命令；如果 && 之前的命令执行失败，后续命令就不会执行。

其语义为：仅当前一条命令执行成功（返回退出状态码 0）时，才执行后一条命令；否则跳过后续命令。

使用场景：执行一连串有依赖关系的命令。例如必须先刷新软件源才能更新系统，随后才能重启。以 Ubuntu 为例：sudo apt update -y && sudo apt upgrade -y && sudo reboot。只有前面的命令执行成功，才会执行后面的命令。

逻辑运算符 ||

||（逻辑或，OR）：只有 || 之前的命令执行失败时，后续命令才会执行；如果 || 之前的命令执行成功，后续命令就不会执行。

其语义为：仅当前一条命令执行失败（返回非零退出状态码）时，才执行后一条命令；否则跳过后续命令。

使用场景：如果一条命令一直执行失败，但需要反复执行，则可连续使用多个 ||，防止一次失败后反复手动再次执行该命令，例如：

当一次 make BATCH=yes install 失败后，仍然会执行下一个 make BATCH=yes install。即之前的命令执行失败，转而执行后面的命令。

技巧

&& 和 || 的优先级相同，且按从左到右的顺序进行求值。

思考题

touch a.txt && touch b.txt || touch c.txt || reboot 是什么意思？

如果 touch a.txt 失败会执行后面的哪个操作？

dc（Desk Calculator）桌面计算器

FreeBSD 自 13 版起采用 Gavin D. Howard 开发的 bc/dc 实现，该实现将 bc 和 dc 集成在同一二进制文件中，dc 通过符号链接访问，不再沿用传统的预处理器架构。

后缀表示法（逆波兰表示法，Reverse Polish Notation，RPN）

理解后缀表示法是使用 dc 计算器的基础。

从接触数学伊始，常用的计算表达方式就是中缀表示法。例如，要计算 3 和 4 的和，写作 3 + 4，操作符处于操作数的中间，这是人类最习惯的数学表达式书写方式。

后缀表示法中，操作符置于操作数之后。如上式如果改用后缀表示法，则写作 3 4 +。如果有多个操作符，操作符置于第二个操作数的后面，常规中缀表示法的 3 - 4 + 5 在后缀表示法里写作 3 4 - 5 +。

后缀表示法更易为计算机处理，并可利用栈结构减少内存访问，在编译程序设计与计算器实现中广泛采用。

例如，中缀表达式 5 + ((1 + 2) * 4) - 3 改用后缀表示法为 5 1 2 + 4 * + 3 -。

上述示例可使用 dc 计算，在终端输入以下命令：

使用 dc 计算表达式 5 + ((1 + 2) * 4) - 3，并输出计算结果。

计算结果为 14。

重定向输入输出

UNIX shell 还能使用户执行命令、重定向其输出、重定向其输入，并将多个命令组合在一起以优化最终输出。

shell 重定向是将命令的输出或输入发送到另一条命令或文件中的操作。例如，将 ls(1) 命令的输出捕获到一份文件中，可以这样重定向输出：

查看 test.txt 文件内容：

此时会先清空 test.txt 文件原有内容（如文件存在），随后执行命令 ls 将列出的目录内容直接保存到 test.txt 文件中。

技巧

有些命令可以读取输入，例如 sort(1)。要排序该列表，可以这样重定向输入：

排序后的输入将显示在屏幕上。要将该输入重定向到另一份文件，可以将 sort(1) 的输出重定向出去，操作如下：

在上述所有示例中，命令通过文件描述符进行重定向。每个 UNIX® 系统都有文件描述符，包括标准输入（stdin）、标准输出（stdout）和标准错误（stderr）。每种描述符都有其用途，例如输入可以是键盘或鼠标，用于提供输入；输出可以是屏幕或打印机中的纸张；标准错误则用于输出诊断或错误信息。这三者均视为基于 I/O 的文件描述符，有时也称流（streams）。

通过使用这些描述符，shell 允许将输出和输入在多个命令之间传递，并重定向到文件或从文件中读取。另一种重定向方法是管道操作符。

UNIX® 的管道操作符 | 允许将一条命令的输出直接传递或重定向到另一款程序。简单来说，管道允许一条命令的标准输出作为标准输入传递给另一条命令，例如：

在此示例中，test.txt 的内容将被排序，随后输出传递给 less(1)。这使用户可以按自己的节奏浏览输出内容，防止其在屏幕上滚动消失。

关机与重启

关机：

正确的关机并断电命令是 poweroff，等同于命令 shutdown -p now。

重启：

推荐使用 shutdown -r now 进行重启。

注意

在 FreeBSD 下，shutdown 可由 root 用户和 operator 组成员执行，但 reboot 和 halt 仅限 root 用户。执行 shutdown 时会向所有已登录用户广播警告信息，并在指定时间前 5 分钟创建 /var/run/nologin 以阻止新登录（若关机时间不足 5 分钟则立即创建）。

技巧

关于 reboot、halt、poweroff 在 FreeBSD 与 Linux 中的行为差异，以及关机时 /etc/rc.shutdown 脚本的执行流程，详见其他相关章节。

参考文献

课后习题

  1. 对比 BSD 风格的 sed/awk/grep 与 GNU 版本在常用选项上的差异，编写兼容性对照表，并给出在 FreeBSD 上实现跨平台脚本的策略。

  2. 查阅 FreeBSD 中 ls 命令的源代码实现（bin/ls/），与 GNU coreutils 中的 ls 在选项解析和输出格式方面的实现进行比较。

  3. 编写一个 shell 脚本，使用管道将多个 FreeBSD 基本命令（如 ls、grep、sort、awk）组合，实现一个实用的系统信息汇总功能。

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