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<title>技术分享02 命令行操作</title>
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<div id="content" class="content">
<h1 class="title">技术分享02 命令行操作</h1>
<div id="table-of-contents" role="doc-toc">
<h2>Table of Contents</h2>
<div id="text-table-of-contents" role="doc-toc">
<ul>
<li><a href="#org6d94c41">1. 什么是命令行</a>
<ul>
<li><a href="#orge6e89c2">1.1. GUI? CLI? 这都什么玩意</a></li>
<li><a href="#orga6ebf8a">1.2. GUI VS CLI</a></li>
</ul>
</li>
<li><a href="#org40cf4b3">2. 为什么需要使用命令行</a>
<ul>
<li><a href="#orgb2fdc15">2.1. 比较两个文件是否完全相同   <span class="tag"><span class="example">example</span></span></a></li>
<li><a href="#orgf1a764c">2.2. 列出一个C语言项目中所有被包含过的头文件   <span class="tag"><span class="example">example</span></span></a></li>
</ul>
</li>
<li><a href="#org7eca569">3. Wonderful Tools, Wonderful Things   <span class="tag"><span class="practice">practice</span></span></a>
<ul>
<li><a href="#org66c49fe">3.1. 文本编辑</a>
<ul>
<li><a href="#orgdfc0188">3.1.1. 用 Vim 编辑二进制文件   <span class="tag"><span class="practice">practice</span></span></a></li>
</ul>
</li>
<li><a href="#orgb8ed426">3.2. 文件管理</a></li>
<li><a href="#org8f8c64b">3.3. 进程管理</a></li>
<li><a href="#org8e2d32a">3.4. 输入输出 (小工具们互相组合的核心)</a>
<ul>
<li><a href="#orgb2c89fe">3.4.1. 管道 <code>|</code> = 一个用于连接程序间输入输出的缓冲区</a>
<ul>
<li><a href="#orgdd7c1b0">3.4.1.1. 怎么使用管道呢?   <span class="tag"><span class="example">example</span></span></a></li>
</ul>
</li>
<li><a href="#org6be0c6c">3.4.2. <code>xargs</code>: 将标准输入转变为命令的参数</a>
<ul>
<li><a href="#org51d36ab">3.4.2.1. 来个简单的应用吧!   <span class="tag"><span class="practice">practice</span></span></a></li>
</ul>
</li>
</ul>
</li>
<li><a href="#orgb7e45fa">3.5. 通配符/正则表达式 (搭配 sed, awk, grep 使用更佳)</a>
<ul>
<li><a href="#orge863c17">3.5.1. 通配符</a></li>
<li><a href="#orgfd262e0">3.5.2. 正则表达式</a></li>
</ul>
</li>
</ul>
</li>
<li><a href="#orga1c9a56">4. Read The (Friendly|Fruitful) Manual</a></li>
<li><a href="#orga23b04a">5. 自动化的力量</a>
<ul>
<li><a href="#orge8e41fd">5.1. 这就是我们热血沸腾的组合技</a>
<ul>
<li><a href="#orgbad04f0">5.1.1. CPU频率监视器   <span class="tag"><span class="example">example</span></span></a></li>
<li><a href="#org75051a7">5.1.2. 密码生成器   <span class="tag"><span class="example">example</span></span></a></li>
</ul>
</li>
<li><a href="#org28df16f">5.2. 脚本: 摆脱重复的工作</a>
<ul>
<li><a href="#orge241d57">5.2.1. Windows 批处理文件 / Powershell</a></li>
<li><a href="#org805e7c5">5.2.2. Unix Bash/Zsh/Fish</a></li>
</ul>
</li>
</ul>
</li>
<li><a href="#orgb7d70f7">6. 打开黑盒子</a>
<ul>
<li><a href="#orge061314">6.1. 命令行工具的本质是什么?</a></li>
<li><a href="#org7d8ae28">6.2. <code>strace</code> : 一个重要的踪迹工具</a></li>
<li><a href="#orgf13d2ee">6.3. <code>strace</code> 实战   <span class="tag"><span class="practice">practice</span></span></a>
<ul>
<li><a href="#orgc191074">6.3.1. <code>ls</code> 如何运行?</a></li>
<li><a href="#org17eebe2">6.3.2. <code>ls</code> 是如何被找到的?</a></li>
</ul>
</li>
</ul>
</li>
<li><a href="#org9de134e">7. So… What is command line?</a></li>
<li><a href="#org5d5646c">8. 与时俱进: 更先进的工具们</a></li>
<li><a href="#orga2d0800">9. Acknowledgement</a></li>
</ul>
</div>
</div>
<div id="outline-container-org6d94c41" class="outline-2">
<h2 id="org6d94c41"><span class="section-number-2">1.</span> 什么是命令行</h2>
<div class="outline-text-2" id="text-1">
</div>
<div id="outline-container-orge6e89c2" class="outline-3">
<h3 id="orge6e89c2"><span class="section-number-3">1.1.</span> GUI? CLI? 这都什么玩意</h3>
<div class="outline-text-3" id="text-1-1">
<ul class="org-ul">
<li><b><b>GUI</b></b>: 用鼠标双击会跳窗口的软件</li>
<li><b><b>CLI</b></b>: 在终端里敲键盘才能用的软件(吗?)</li>
</ul>
<div class="org-center">
<div id="orgc5c82c4" class="figure">
<p><img src="files/icon.png" alt="icon.png" />
</p>
</div>
<p>
比如原神就不是命令行软件
</p>
<p>
<del>但原神的服务器可能是</del>
</p>
</div>
</div>
</div>
<div id="outline-container-orga6ebf8a" class="outline-3">
<h3 id="orga6ebf8a"><span class="section-number-3">1.2.</span> GUI VS CLI</h3>
<div class="outline-text-3" id="text-1-2">
<table border="2" cellspacing="0" cellpadding="6" rules="groups" frame="hsides">
<colgroup>
<col class="org-left" />
<col class="org-left" />
<col class="org-left" />
</colgroup>
<tbody>
<tr>
<td class="org-left">Type</td>
<td class="org-left">GUI</td>
<td class="org-left">CLI</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">浏览器</td>
<td class="org-left">Chrome/Firefox</td>
<td class="org-left">w3m/lynx</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">图像处理</td>
<td class="org-left">PhotoShop</td>
<td class="org-left">ImageMagick</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">视频编辑</td>
<td class="org-left">Pr/Davinci Resolve</td>
<td class="org-left">FFmpeg</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">文本编辑</td>
<td class="org-left">VSCode/Sublime</td>
<td class="org-left">Vim/TECO</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<p>
看上去，常用的功能 GUI 软件都提供了，点点鼠标都能做…
</p>
<p>
那么为什么还要花时间和精力学习命令行呢?
</p>
</div>
</div>
</div>
<div id="outline-container-org40cf4b3" class="outline-2">
<h2 id="org40cf4b3"><span class="section-number-2">2.</span> 为什么需要使用命令行</h2>
<div class="outline-text-2" id="text-2">
<p>
<b><b>因为我们用计算机的目的不同: 程序员要写程序</b></b>
</p>
<ul class="org-ul">
<li>而命令行比 GUI 更高效</li>
</ul>
<p>
比如 <code>apt install gcc</code> 一行就能安装完整的C语言编译工具
</p>
</div>
<div id="outline-container-orgb2fdc15" class="outline-3">
<h3 id="orgb2fdc15"><span class="section-number-3">2.1.</span> 比较两个文件是否完全相同   <span class="tag"><span class="example">example</span></span></h3>
<div class="outline-text-3" id="text-2-1">
<ul class="org-ul">
<li>命令行的解决方案</li>
</ul>
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-sh">1. 文本文件的比较: vimdiff file1 file2
2. 非文本文件的比较: diff file1 file2
3. 很大的文件: md5sum file1 file2
</pre>
</div>
<ul class="org-ul">
<li>GUI 呢?</li>
</ul>
<p>
也许你下载了一个计算 MD5 的 GUI 工具
</p>
<ul class="org-ul">
<li>你需要点击多少次鼠标?</li>
</ul>
<p>
也许你觉得就这么一次操作也省不了多少时间
</p>
<ul class="org-ul">
<li><b><b>真相 - 你的工作效率就是这样一点点降低的</b></b></li>
</ul>
<p>
更重要的是:
<b><b>有些复杂的事情 GUI 几乎做不了</b></b>
</p>
</div>
</div>
<div id="outline-container-orgf1a764c" class="outline-3">
<h3 id="orgf1a764c"><span class="section-number-3">2.2.</span> 列出一个C语言项目中所有被包含过的头文件   <span class="tag"><span class="example">example</span></span></h3>
<div class="outline-text-3" id="text-2-2">
<ul class="org-ul">
<li>GUI 怎么实现?</li>
</ul>
<p>
如果找不到这样的软件，就没法做
</p>
<ul class="org-ul">
<li>命令行下只需要</li>
</ul>
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-sh">find . -name <span class="org-string">"*.[ch]"</span> | xargs cat | grep <span class="org-string">"^#include"</span> | sort | uniq
</pre>
</div>
<p>
所以你就发现了命令行的优点:
</p>
<ul class="org-ul">
<li>每个小工具只做一件事</li>
<li>小工具采用文本进行输入输出, 从而易于使用</li>
<li>通过小工具之间的组合来解决复杂问题</li>
</ul>
<p>
这也是 <b><b>Unix哲学</b></b> 的一部分
</p>
</div>
</div>
</div>
<div id="outline-container-org7eca569" class="outline-2">
<h2 id="org7eca569"><span class="section-number-2">3.</span> Wonderful Tools, Wonderful Things   <span class="tag"><span class="practice">practice</span></span></h2>
<div class="outline-text-2" id="text-3">
<p>
<b><b>注: 你需要一个Unix Shell才能进行实操，如果你没有，可以先搜索 WSL (之后会有讲解)</b></b>
</p>
</div>
<div id="outline-container-org66c49fe" class="outline-3">
<h3 id="org66c49fe"><span class="section-number-3">3.1.</span> 文本编辑</h3>
<div class="outline-text-3" id="text-3-1">
<ul class="org-ul">
<li>Vim / Emacs</li>
</ul>
<p>
<b><b>Vim 特点:</b></b> 命令式编程
</p>
<table border="2" cellspacing="0" cellpadding="6" rules="groups" frame="hsides">
<colgroup>
<col class="org-left" />
<col class="org-left" />
</colgroup>
<tbody>
<tr>
<td class="org-left">Key</td>
<td class="org-left">Cursor Movement</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">h,j,k,l</td>
<td class="org-left">Left,down,up,right</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">(number)w</td>
<td class="org-left">Jump to the start of a word</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">(number)e</td>
<td class="org-left">Jump to the end of a word</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">$</td>
<td class="org-left">End of the line</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">gg</td>
<td class="org-left">First line of the document</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">G</td>
<td class="org-left">Last line of the document</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">%</td>
<td class="org-left">Match () {} []</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">u</td>
<td class="org-left">Undo</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">v</td>
<td class="org-left">visual mode</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">y</td>
<td class="org-left">Copy/Yank</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">p</td>
<td class="org-left">Paste</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<div class="org-center">
<p>
记不住? 试试在终端里敲一下 <code>vimtutor</code>
</p>
</div>
<p>
Unix "一切皆文件"的概念结合 Vim 强大的编辑能力可以做一些很有趣的事情
</p>
<p>
让我们实操一下 :)
</p>
</div>
<div id="outline-container-orgdfc0188" class="outline-4">
<h4 id="orgdfc0188"><span class="section-number-4">3.1.1.</span> 用 Vim 编辑二进制文件   <span class="tag"><span class="practice">practice</span></span></h4>
<div class="outline-text-4" id="text-3-1-1">
<p>
对于可执行文件 <code>hello</code> ，我们可以直接修改文件来改变它的输出
</p>
<p>
比如我们可以把 "Hello World" 修改成任意的字符
</p>
<hr />
<p>
原理:
</p>
<ul class="org-ul">
<li>一切皆文件，所以一切可编辑</li>
<li>我们可以在 Vim 中用 <code>!</code> 调用一个外部程序 ~xxd~，将人类看不懂的可执行文件转变成能看懂一些的十六进制文件</li>
<li>(即在 Vim 中按下 :%!xxd)</li>
<li>如果我们向下导航，会发现: 我们输出的 "Hello World" 字符串也是可以在文件中被找到的</li>
<li>做出合理假设，当我们编辑可执行文件中 "Hello World" 对应的十六进制数，它的输出也会发生变化</li>
<li>(编辑完按下 :%!xxd -r 再保存)</li>
</ul>
<hr />
<p>
<b><b>但是——</b></b>
</p>
<ul class="org-ul">
<li>如果两个程序的输出肉眼看上去完全一样，这两个程序就一样吗?</li>
</ul>
<p>
事情可能没有我们想象中的那么简单 :)
</p>
<p>
还记得我们上面提到的内容吗？
</p>
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-sh">1. 文本文件的比较: vimdiff file1 file2
2. 非文本文件的比较: diff file1 file2
3. 很大的文件: md5sum file1 file2
</pre>
</div>
<p>
执行 <code>diff hello1 hello</code> ，发现这两个文件并不一样，但是程序是怎么知道这件事的？
</p>
<p>
介绍一个新的工具 <code>objdump</code> , 通过它我们查看可执行文件的汇编代码
</p>
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-sh">objdump -S hello > hello.txt
objdump -S hello1 > hello1.txt
vimdiff hello.txt hello1.txt
</pre>
</div>
<p>
于是，我们终于可以很直观地看到这两个程序内在的区别了
</p>
<hr />
<div class="org-center">
<p>
某种程度上计算机和丘比很像
</p>
<div id="org77e0121" class="figure">
<p><img src="files/QB.jpg" alt="QB.jpg" />
</p>
</div>
<p>
从不说谎, <del>但会骗你</del>
</p>
</div>
<hr />
<p>
<b><b>注: 为什么有必要了解一些 Emacs 键位</b></b>
</p>
<p>
不为别的，因为一些发行版自带的终端不支持 Vim 键位而支持 Emacs 快捷键
</p>
<ul class="org-ul">
<li><code>Ctrl+a</code> 跳转句首</li>
<li><code>Ctrl+e</code> 跳转行末</li>
<li><code>Alt+f</code> 与 <code>Alt+b</code> 在单词间跳转</li>
</ul>
<p>
<b><b>一切为了效率</b></b>
</p>
<hr />
</div>
</div>
</div>
<div id="outline-container-orgb8ed426" class="outline-3">
<h3 id="orgb8ed426"><span class="section-number-3">3.2.</span> 文件管理</h3>
<div class="outline-text-3" id="text-3-2">
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-sh">ls, rm, mkdir, mv, pwd, cat...
</pre>
</div>
<table border="2" cellspacing="0" cellpadding="6" rules="groups" frame="hsides">
<colgroup>
<col class="org-left" />
<col class="org-left" />
<col class="org-left" />
<col class="org-left" />
</colgroup>
<tbody>
<tr>
<td class="org-left">命令</td>
<td class="org-left">用途</td>
<td class="org-left">例子</td>
<td class="org-left">解释</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">ls</td>
<td class="org-left">打印目录中的内容</td>
<td class="org-left">ls .</td>
<td class="org-left">打印当前目录下的内容</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">rm</td>
<td class="org-left">删除文件/文件夹</td>
<td class="org-left">rm -rf /dir</td>
<td class="org-left">递归地删除某一个文件夹</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">mkdir</td>
<td class="org-left">创建目录</td>
<td class="org-left">mkdir ./test</td>
<td class="org-left">在当前路径下创建 <code>test</code> 文件夹</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">mv</td>
<td class="org-left">移动或重命名文件</td>
<td class="org-left">mv test.c test1.c</td>
<td class="org-left">将 <code>test.c</code> 重命名为 <code>test1.c</code></td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">pwd</td>
<td class="org-left">打印当前的工作目录</td>
<td class="org-left">pwd</td>
<td class="org-left">打印当前工作目录</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left">cat</td>
<td class="org-left">串接文件并打印到标准输出</td>
<td class="org-left">cat a.txt</td>
<td class="org-left">打印 <code>a.txt</code> 中的内容</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</div>
</div>
<div id="outline-container-org8f8c64b" class="outline-3">
<h3 id="org8f8c64b"><span class="section-number-3">3.3.</span> 进程管理</h3>
<div class="outline-text-3" id="text-3-3">
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-sh">Ctrl-Z+bg, jobs, fg, kill -9 <pid>, ps aux, htop, top
</pre>
</div>
</div>
</div>
<div id="outline-container-org8e2d32a" class="outline-3">
<h3 id="org8e2d32a"><span class="section-number-3">3.4.</span> 输入输出 (小工具们互相组合的核心)</h3>
<div class="outline-text-3" id="text-3-4">
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-sh">管道, xargs
</pre>
</div>
</div>
<div id="outline-container-orgb2c89fe" class="outline-4">
<h4 id="orgb2c89fe"><span class="section-number-4">3.4.1.</span> 管道 <code>|</code> = 一个用于连接程序间输入输出的缓冲区</h4>
<div class="outline-text-4" id="text-3-4-1">
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-Bash">+-------+ stdout +------+ stdin +-------+
| prog1 | --------> | pipe | -------> | prog2 |
+-------+ +------+ +-------+
</pre>
</div>
</div>
<div id="outline-container-orgdd7c1b0" class="outline-5">
<h5 id="orgdd7c1b0"><span class="section-number-5">3.4.1.1.</span> 怎么使用管道呢?   <span class="tag"><span class="example">example</span></span></h5>
<div class="outline-text-5" id="text-3-4-1-1">
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-sh">ls /bin | wc -l
</pre>
</div>
</div>
</div>
</div>
<div id="outline-container-org6be0c6c" class="outline-4">
<h4 id="org6be0c6c"><span class="section-number-4">3.4.2.</span> <code>xargs</code>: 将标准输入转变为命令的参数</h4>
<div class="outline-text-4" id="text-3-4-2">
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-sh"><span class="org-builtin">echo</span> <span class="org-string">"a.c b.c c.c"</span> | xargs rm
相当于:
rm <span class="org-string">"a.c b.c c.c"</span>
</pre>
</div>
</div>
<div id="outline-container-org51d36ab" class="outline-5">
<h5 id="org51d36ab"><span class="section-number-5">3.4.2.1.</span> 来个简单的应用吧!   <span class="tag"><span class="practice">practice</span></span></h5>
<div class="outline-text-5" id="text-3-4-2-1">
<p>
Bob 写代码时出现了他无法理解的 Bug，他决定在编辑器里发邮件去电邮列表里询问大佬
</p>
<p>
但是需要传的附件很多，一个个附上去很麻烦，怎么办?
</p>
<ul class="org-ul">
<li>首先我们将用 <code>xargs</code> 打印 <code>/xargs</code> 目录下所有的 <code>.c</code> 文件</li>
<li>然后我们将它们打包成一个 <code>.tar</code> 压缩文档</li>
</ul>
</div>
</div>
</div>
</div>
<div id="outline-container-orgb7e45fa" class="outline-3">
<h3 id="orgb7e45fa"><span class="section-number-3">3.5.</span> 通配符/正则表达式 (搭配 sed, awk, grep 使用更佳)</h3>
<div class="outline-text-3" id="text-3-5">
</div>
<div id="outline-container-orge863c17" class="outline-4">
<h4 id="orge863c17"><span class="section-number-4">3.5.1.</span> 通配符</h4>
<div class="outline-text-4" id="text-3-5-1">
<table border="2" cellspacing="0" cellpadding="6" rules="groups" frame="hsides">
<colgroup>
<col class="org-left" />
<col class="org-left" />
<col class="org-left" />
</colgroup>
<tbody>
<tr>
<td class="org-left">通配符</td>
<td class="org-left">功能</td>
<td class="org-left">示例</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left"><code>*</code></td>
<td class="org-left">匹配多个字符</td>
<td class="org-left"><code>*.txt</code> 匹配所有以 <code>.txt</code> 结尾的文件</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left"><code>?</code></td>
<td class="org-left">匹配任意单个字符</td>
<td class="org-left"><code>file?.txt</code> 匹配 <code>file1.txt</code>, <code>filea.txt</code> …</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left"><code>[]</code></td>
<td class="org-left">匹配括号中的任意字符</td>
<td class="org-left"><code>file[1-3].txt</code> 匹配 <code>file1.txt</code>, <code>file2.txt</code>, <code>file3.txt</code></td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left"><code>[!]</code></td>
<td class="org-left">匹配不在括号中的任意字符</td>
<td class="org-left"><code>file[!1-3].txt</code> 匹配除 <code>file1.txt</code>, <code>file2.txt</code>, <code>file3.txt</code> 的文件</td>
</tr>
<tr>
<td class="org-left"><code>{}</code></td>
<td class="org-left">匹配指定的字符串</td>
<td class="org-left"><code>file{1,2}.txt</code> 匹配 <code>file1.txt</code>, <code>file2.txt</code></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</div>
</div>
<div id="outline-container-orgfd262e0" class="outline-4">
<h4 id="orgfd262e0"><span class="section-number-4">3.5.2.</span> 正则表达式</h4>
<div class="outline-text-4" id="text-3-5-2">
<p>
由于 <code>POSIX</code> / <code>Python</code> & <code>Perl</code> / <code>grep</code> & <code>egrep</code> 使用的规范不一样，故这里先略过
</p>
<hr />
<p>
那么问题来了:
</p>
<blockquote>
<p>
东西好多，我记不住/学不会怎么办?
</p>
</blockquote>
<p>
<b><b>- RTFM!</b></b>
</p>
<hr />
</div>
</div>
</div>
</div>
<div id="outline-container-orga1c9a56" class="outline-2">
<h2 id="orga1c9a56"><span class="section-number-2">4.</span> Read The (Friendly|Fruitful) Manual</h2>
<div class="outline-text-2" id="text-4">
<p>
<b><b>最重要的 Linux 命令:</b></b> <b><b><code>man</code></b></b>
</p>
<ul class="org-ul">
<li>查阅命令/库函数/系统文件等内容的手册</li>
<li><code>man man</code> - 学习如何RTFM</li>
<li><code>man ls</code> - 查看如何使用 <code>ls</code> 命令</li>
</ul>
<p>
所以你现在知道应该怎么学习正则表达式了吧: <code>man 7 regex</code>
</p>
<hr />
<p>
如果手册上没有怎么办?
</p>
<p>
虽然基本上不太可能，但如果真的没有，你可以:
</p>
<ul class="org-ul">
<li><b><b>Search The Friendly Web</b></b> (Google, StackOverflow, Github Issues…)</li>
<li><b><b>Ask The Friendly LLM</b></b> (ChatGPT, 文心一言…)</li>
<li><b><b>Read The Source Code</b></b></li>
</ul>
<hr />
</div>
</div>
<div id="outline-container-orga23b04a" class="outline-2">
<h2 id="orga23b04a"><span class="section-number-2">5.</span> 自动化的力量</h2>
<div class="outline-text-2" id="text-5">
</div>
<div id="outline-container-orge8e41fd" class="outline-3">
<h3 id="orge8e41fd"><span class="section-number-3">5.1.</span> 这就是我们热血沸腾的组合技</h3>
<div class="outline-text-3" id="text-5-1">
<p>
前面提到了: 我们通过小工具之间的组合来解决复杂问题，并给出了一个看上去很复杂的例子 <del>(其实并不)</del>
</p>
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-sh">find . -name <span class="org-string">"*.[ch]"</span> | xargs cat | grep <span class="org-string">"^#include"</span> | sort | uniq
</pre>
</div>
<p>
那么，我们怎么运用刚才学到的知识理解它的语义?
</p>
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-Bash">find . -name "*.[ch]" | ;; 在当前目录下寻找所有以 .c 与 .h 结尾的文件，并将结果通过管道传给下一条命令
xargs cat | ;; 运用 xargs 打印这些文件的内容，并将结果通过管道传给下一条命令
grep "^#include" | ;; 使用 grep 查找所有以 #include 开头的内容，并将结果通过管道传给下一条命令
sort | ;; 对上面的结果进行排序，并将结果通过管道传给下一条命令
uniq ;; 对上面的结果进行去重
</pre>
</div>
<p>
是不是感觉其实没有那么困难?
</p>
<hr />
<p>
仅作展示，不需要深入细节
</p>
<hr />
</div>
<div id="outline-container-orgbad04f0" class="outline-4">
<h4 id="orgbad04f0"><span class="section-number-4">5.1.1.</span> CPU频率监视器   <span class="tag"><span class="example">example</span></span></h4>
<div class="outline-text-4" id="text-5-1-1">
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-sh">watch -n 1 <span class="org-string">"cat /proc/cpuinfo | grep MHz | awk '{print \$1 NR \$3 \$4 \$2}'"</span>
</pre>
</div>
</div>
</div>
<div id="outline-container-org75051a7" class="outline-4">
<h4 id="org75051a7"><span class="section-number-4">5.1.2.</span> 密码生成器   <span class="tag"><span class="example">example</span></span></h4>
<div class="outline-text-4" id="text-5-1-2">
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-sh">head -c 32 < /dev/urandom | base64 | tr -dc <span class="org-string">'[:alnum:]'</span> | head -c 16
</pre>
</div>
</div>
</div>
</div>
<div id="outline-container-org28df16f" class="outline-3">
<h3 id="org28df16f"><span class="section-number-3">5.2.</span> 脚本: 摆脱重复的工作</h3>
<div class="outline-text-3" id="text-5-2">
<p>
把命令写到一个文件里面
</p>
<ul class="org-ul">
<li>可以重复执行, 不用每次都手动键入了</li>
<li>可以被其他脚本调用, 自动化工作</li>
<li><b><b>效率提升</b></b></li>
</ul>
</div>
<div id="outline-container-orge241d57" class="outline-4">
<h4 id="orge241d57"><span class="section-number-4">5.2.1.</span> Windows 批处理文件 / Powershell</h4>
<div class="outline-text-4" id="text-5-2-1">
<p>
微软有一份非常详细的入门指南
</p>
<ul class="org-ul">
<li><a href="https://learn.microsoft.com/en-us/training/modules/introduction-to-powershell/">https://learn.microsoft.com/en-us/training/modules/introduction-to-powershell/</a></li>
<li><a href="https://learn.microsoft.com/en-us/powershell/scripting/samples/sample-scripts-for-administration?view=powershell-7.4">https://learn.microsoft.com/en-us/powershell/scripting/samples/sample-scripts-for-administration?view=powershell-7.4</a></li>
</ul>
</div>
</div>
<div id="outline-container-org805e7c5" class="outline-4">
<h4 id="org805e7c5"><span class="section-number-4">5.2.2.</span> Unix Bash/Zsh/Fish</h4>
<div class="outline-text-4" id="text-5-2-2">
<p>
<b>*注: 有关 Bash 语法，可参见 <code>man bash</code> *</b>
</p>
<ul class="org-ul">
<li>为常用命令设置别名</li>
</ul>
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-sh"><span class="org-builtin">alias</span> <span class="org-variable-name">ls</span>=<span class="org-string">'ls --color=auto'</span>
</pre>
</div>
<p>
把这一行加入 <code>.bashrc</code> ，再执行 <code>source ~/.bashrc</code> ，你的 <code>ls</code> 命令就有彩色输出了!
</p>
<ul class="org-ul">
<li>修改/创建你自己的命令</li>
</ul>
<p>
比如我觉得每次 <code>cd</code> 完还需要再 <code>ls</code> 一次也太麻烦了，为什么不能把这两个操作合并在一起呢?
</p>
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-sh"><span class="org-builtin">cd</span>() {
<span class="org-builtin">builtin</span> cd <span class="org-string">"$@"</span>
ls --color --group-directories-first -Xh
}
</pre>
</div>
<ul class="org-ul">
<li>把常用命令放在一起执行</li>
</ul>
<p>
这是我之前控制电脑功耗的小脚本，它基本上就是打包了一大堆命令
</p>
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-sh"><span class="org-comment-delimiter">#</span><span class="org-comment">!/bin/</span><span class="org-keyword">bash</span>
<span class="org-keyword">if</span> [ <span class="org-string">"$1"</span> == <span class="org-string">"1"</span> ]; <span class="org-keyword">then</span>
<span class="org-builtin">echo</span> <span class="org-string">"启用所有电源优化设置"</span>
sudo systemctl start cpupower &&
sudo rfkill block bluetooth &&
sudo cpupower frequency-set -g powersave &&
sudo powertop --auto-tune &&
sudo systemctl start laptop-mode
<span class="org-keyword">elif</span> [ <span class="org-string">"$1"</span> == <span class="org-string">"0"</span> ]; <span class="org-keyword">then</span>
<span class="org-builtin">echo</span> <span class="org-string">"恢复到默认状态"</span>
sudo cpupower frequency-set -g performance
sudo systemctl stop laptop-mode
<span class="org-keyword">else</span>
<span class="org-builtin">echo</span> <span class="org-string">"使用: $0 [enable|disable]"</span>
<span class="org-keyword">fi</span>
</pre>
</div>
<ul class="org-ul">
<li>Shebang Hacks</li>
</ul>
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-C"><span class="org-comment-delimiter">//</span><span class="org-comment">usr/bin/cc -o ${o=`mktemp`} "$0" && exec -a "$0" "$o" "$@"</span>
<span class="org-preprocessor">#include</span><span class="org-string"><stdio.h></span>
<span class="org-type">int</span> <span class="org-function-name">main</span>(){
printf(<span class="org-string">"hello world\n"</span>);
<span class="org-keyword">return</span> 0;
}
</pre>
</div>
<p>
<b><b>有什么用?</b></b>
</p>
<ul class="org-ul">
<li>现在你的文件即是一个合法的 C 语言文件，也是一个合法的 Bash 脚本文件</li>
</ul>
<p>
<b><b>也就是说:</b></b>
</p>
<ul class="org-ul">
<li><p>
你可以像执行脚本一样之间执行 C 源码了 (而且你会得到和编译一样的结果)
</p>
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-Bash">$ chmod +x foo.c
$ ./foo.c
hello world
$ gcc foo.c -o foo
$ ./foo
hello world
</pre>
</div></li>
</ul>
<p>
<b><b>科技并带着趣味</b></b>
</p>
</div>
</div>
</div>
</div>
<div id="outline-container-orgb7d70f7" class="outline-2">
<h2 id="orgb7d70f7"><span class="section-number-2">6.</span> 打开黑盒子</h2>
<div class="outline-text-2" id="text-6">
</div>
<div id="outline-container-orge061314" class="outline-3">
<h3 id="orge061314"><span class="section-number-3">6.1.</span> 命令行工具的本质是什么?</h3>
<div class="outline-text-3" id="text-6-1">
<p>
统计一下工具的类型分布:
</p>
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-sh"><span class="org-builtin">echo</span> $<span class="org-variable-name">PATH</span> | tr -t : <span class="org-string">'\n'</span> | xargs -I{} find {} -maxdepth 1 -type f -executable | <span class="org-sh-escaped-newline">\</span>
xargs file -b -e elf | sort | uniq -c | sort -nr
</pre>
</div>
<p>
结果: 大部分是可执行文件(ELF), 小部分是脚本
</p>
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-Bash">3070 ELF 64-bit LSB pie executable, x86-64, version 1 (SYSV)
354 POSIX shell script, ASCII text executable
345 Python script, ASCII text executable
263 ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (SYSV)
105 Perl script text executable
65 ELF 64-bit LSB executable, x86-64, version 1 (GNU/Linux)
57 Bourne-Again shell script, ASCII text executable
49 ELF 64-bit LSB pie executable, x86-64, version 1 (GNU/Linux)
17 setuid ELF 64-bit LSB pie executable, x86-64, version 1 (SYSV)
15 POSIX shell script, Unicode text, UTF-8 text executable
5 ELF 32-bit LSB pie executable, Intel 80386, version 1 (SYSV)
</pre>
</div>
<p>
但这向我们抛出了更多的问题，例如:
</p>
<ul class="org-ul">
<li>操作系统是怎么找到这些可执行文件的?</li>
<li>这些文件在执行的时候发生了什么?</li>
<li>…</li>
</ul>
<p>
你会发现凭借现有的工具，几乎没法回答它们
</p>
</div>
</div>
<div id="outline-container-org7d8ae28" class="outline-3">
<h3 id="org7d8ae28"><span class="section-number-3">6.2.</span> <code>strace</code> : 一个重要的踪迹工具</h3>
<div class="outline-text-3" id="text-6-2">
<p>
了解程序的方式有两个:
</p>
<ul class="org-ul">
<li>Source: 了解程序的每一处静态细节</li>
<li>Trace: 了解程序运行的动态行为</li>
</ul>
<p>
<code>strace</code> 是一个踪迹工具，它能帮助我们分析程序的动态行为
</p>
</div>
</div>
<div id="outline-container-orgf13d2ee" class="outline-3">
<h3 id="orgf13d2ee"><span class="section-number-3">6.3.</span> <code>strace</code> 实战   <span class="tag"><span class="practice">practice</span></span></h3>
<div class="outline-text-3" id="text-6-3">
</div>
<div id="outline-container-orgc191074" class="outline-4">
<h4 id="orgc191074"><span class="section-number-4">6.3.1.</span> <code>ls</code> 如何运行?</h4>
<div class="outline-text-4" id="text-6-3-1">
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-sh">strace ls
strace ls -l
</pre>
</div>
<p>
在阅读 <code>strace</code> 结果的时候我们发现了一些奇怪的东西
</p>
<div class="org-src-container">
<pre class="src src-BASH">getdents64(3, 0x6540a956a700 /* .. entries */, 32768) = 168
write(1, "a.c a.h a.txt ..., 62a.c a.h a.txt b.c b.h b.txt c.c c.txt d.txt e.h m.h) = 62
</pre>
</div>
<p>
<code>write()</code> 和 <code>getdents64()</code> 在干什么?
</p>
<p>
让我们 <b><b>RTFM</b></b>: <code>man 2 write</code>, <code>man getdents64</code>
</p>
<p>
手册告诉我们， <code>getdents64</code> 帮助我们 "get directory entries"
</p>
<p>
同时，在 <code>write</code> 的手册页中，我们找到了一个叫 <code>fd</code> 的东西:
</p>
<ul class="org-ul">
<li>0号文件 - 标准输入 (默认为当前终端)</li>
<li>1号文件 - 标准输出 (默认为当前终端)</li>
<li>2号文件 - 标准错误 (默认为当前终端)</li>
</ul>
<p>
所以, <code>write()</code> 在这里把 <code>getdents64</code> 的结果打印到了终端上
</p>
<p>
这时候, <code>ls</code> 在我们的眼里就不再神秘了
</p>
<p>
更棒的是，在查看了系统调用后，我们甚至可以通过调用 <code>getdents64()</code> 等函数来实现我们自己的 <code>ls</code>
</p>
<hr />