【Linux】Linux系統(tǒng)編程——Linux命令解析器
什么是Linux 命令解析器？
Linux 命令解析器，通常被稱為 shell，是 Linux 操作系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵組件。它充當(dāng)用戶和系統(tǒng)內(nèi)核之間的接口，允許用戶通過輸入命令來控制和管理操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。
命令解析器的作用與基本原理
Linux系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介
這張圖是 Linux 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的一個(gè)簡(jiǎn)化表示，展示了不同組成部分之間的層次關(guān)系。從內(nèi)到外，各層次代表了系統(tǒng)的不同部分：
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內(nèi)核：位于最中心的是 Linux 系統(tǒng)的核心。內(nèi)核是操作系統(tǒng)的心臟，負(fù)責(zé)管理硬件資源，以及進(jìn)程、內(nèi)存、文件系統(tǒng)的控制等。
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內(nèi)核空間：緊接著內(nèi)核的是內(nèi)核空間，這是指那些直接運(yùn)行在內(nèi)核權(quán)限下的程序或內(nèi)核模塊的空間。在這個(gè)層次上，代碼能夠直接訪問硬件和內(nèi)存等資源。
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shell層：離內(nèi)核更遠(yuǎn)一些的是 shell 層。這個(gè)層次代表了系統(tǒng)中的命令解析器，也就是前面解釋過的 shell，它為用戶提供了一個(gè)與系統(tǒng)交互的界面。
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應(yīng)用層：最外層是應(yīng)用層，代表運(yùn)行在用戶空間的各種應(yīng)用程序。這些程序通過系統(tǒng)調(diào)用與內(nèi)核進(jìn)行交云，并通過 shell 與用戶進(jìn)行交互。
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用戶：在最外層，表示操作系統(tǒng)的用戶，他們通過應(yīng)用程序和 shell 與系統(tǒng)互動(dòng)。
整個(gè)圖表示了操作系統(tǒng)的“圈層模型”，其中最內(nèi)層是最底層的系統(tǒng)組件，負(fù)責(zé)直接與硬件交互，而向外層逐漸過渡到用戶空間和應(yīng)用程序。這種模型有助于保護(hù)系統(tǒng)的安全，因?yàn)樗拗屏藢?duì)核心系統(tǒng)組件的直接訪問。只有經(jīng)過適當(dāng)?shù)臋?quán)限和系統(tǒng)調(diào)用，外層的應(yīng)用程序和用戶才能與內(nèi)核層的組件交互。
作用
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命令解釋器：用戶通過 shell 輸入命令，shell 解釋這些命令并將其轉(zhuǎn)換為內(nèi)核能理解的指令。例如，當(dāng)用戶輸入文件管理命令（如
ls,cp,mv）時(shí)，shell 解釋這些命令并將它們傳遞給內(nèi)核執(zhí)行。 -
程序啟動(dòng)器：用戶可以通過 shell 啟動(dòng)應(yīng)用程序。用戶輸入程序名后，shell 會(huì)在系統(tǒng)中查找這個(gè)程序并啟動(dòng)它。
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用戶界面：shell 提供了一個(gè)用戶與操作系統(tǒng)交互的界面，既可以是命令行界面（CLI），也可以是圖形界面（通過腳本實(shí)現(xiàn)）。
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腳本執(zhí)行：shell 腳本是一系列的命令集合，它們被保存在文件中以供以后執(zhí)行。shell 可以執(zhí)行這些腳本，使得自動(dòng)化復(fù)雜的任務(wù)變得可能。
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環(huán)境管理：shell 管理著用戶的工作環(huán)境，包括環(huán)境變量、當(dāng)前工作目錄、用戶權(quán)限等。
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輸入/輸出重定向：shell 允許用戶將命令的輸出重定向到文件中，或者從文件中讀取輸入。
基本原理
shell就是用戶與系統(tǒng)內(nèi)核之間的一個(gè)橋梁，基本原理是用戶在終端輸入命令, 由shell命令解析器對(duì)命令進(jìn)行解析(按照$PATH環(huán)境變量搜索命令), 解析成內(nèi)核能夠識(shí)別的指令, 然后由內(nèi)核執(zhí)行命令, 最后由終端顯示命令執(zhí)行的結(jié)果給用戶。
注意：shell在尋找命令的時(shí)候是按照$PATH環(huán)境變量去查找的，如果找到了就執(zhí)行對(duì)應(yīng)的命令，若找不到就報(bào)錯(cuò), 執(zhí)行echo $PATH可以查看PATH環(huán)境變量的值.
以下是 shell 工作的基本步驟和機(jī)制：
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命令輸入：
- 用戶在命令行界面輸入命令。
- 這些命令可以是簡(jiǎn)單的單個(gè)命令、一連串的命令（使用管道
|連接）、或者是復(fù)雜的腳本。
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命令解析：
- Shell 讀取輸入的命令并進(jìn)行解析。
- 它會(huì)檢查語法并將命令分解為基本的組成部分，如命令名、選項(xiàng)和參數(shù)。
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變量和文件名展開：
- Shell 會(huì)展開命令行中的變量到它們的值。
- 它還會(huì)對(duì)文件名進(jìn)行通配符匹配，如將
*.txt展開為當(dāng)前目錄下所有以.txt結(jié)尾的文件名。
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命令執(zhí)行：
- 解析后的命令被傳遞給操作系統(tǒng)。
- Shell 會(huì)查找命令的可執(zhí)行文件，并啟動(dòng)一個(gè)新的進(jìn)程來運(yùn)行該命令。
- 如果命令是內(nèi)建命令（shell 內(nèi)部提供的命令，如
cd），shell 會(huì)直接執(zhí)行而不是啟動(dòng)新的進(jìn)程。
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輸入/輸出重定向：
- 在執(zhí)行命令之前，shell 可以根據(jù)需要重新分配標(biāo)準(zhǔn)輸入、輸出和錯(cuò)誤流。
- 用戶可以使用重定向操作符，如
>、<或>>，來指定輸出應(yīng)該被寫入到文件或從文件讀取輸入。
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管道：
- Shell 允許使用管道將多個(gè)命令鏈接起來。
- 管道操作符
|用于將一個(gè)命令的輸出作為下一個(gè)命令的輸入。
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命令執(zhí)行反饋：
- 一旦命令執(zhí)行完成，shell 會(huì)返回狀態(tài)碼給用戶。
- 狀態(tài)碼通常表示命令是否成功執(zhí)行（通常用 0 表示成功，非 0 值表示錯(cuò)誤或異常）。
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控制流：
- Shell 腳本可以包含控制流結(jié)構(gòu)，比如循環(huán)（
for,while）、條件判斷（if,case）和函數(shù)。 - 這些結(jié)構(gòu)控制腳本的執(zhí)行流程。
- Shell 腳本可以包含控制流結(jié)構(gòu)，比如循環(huán)（
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信號(hào)處理：
- Shell 能夠處理來自操作系統(tǒng)的信號(hào)，比如用戶按下 Ctrl+C 發(fā)出的中斷信號(hào)。
- 它可以根據(jù)信號(hào)執(zhí)行特定的操作，例如終止當(dāng)前運(yùn)行的命令。
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環(huán)境管理：
- Shell 管理著一個(gè)環(huán)境，這個(gè)環(huán)境包括了定義了用戶工作環(huán)境的環(huán)境變量。
- 環(huán)境變量可以被腳本和程序用來獲取有關(guān)系統(tǒng)的信息。
常用的命令解析器
常用的命令解析器主要有以下幾種：
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Bash：Bash是Linux上最常用的命令解析器，它是Bourne-Again SHell的縮寫。支持命令行歷史記錄、自動(dòng)補(bǔ)全、別名、管道等。
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Bourne Shell：Bourne Shell是Linux系統(tǒng)默認(rèn)的shell，它是最早的一種shell，也是最基礎(chǔ)的一種。在Linux系統(tǒng)中，當(dāng)我們輸入用戶名和密碼登陸之后，我們就開始執(zhí)行一個(gè)shell解釋器程序，通常是/bin/bash，當(dāng)然也可以是別的，比如/bin/sh。
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C Shell (csh)：C Shell是另一種常用的Unix shell，它是由Bill Joy在Bourne Shell的基礎(chǔ)上開發(fā)的，提供了一些Bourne Shell沒有的特性，如命令補(bǔ)全、歷史命令、作業(yè)控制等。
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Korn Shell (ksh)：Korn Shell是在Bourne Shell的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供Bourne Shell的所有功能，并增加一些新的特性，如命令補(bǔ)全、歷史命令、作業(yè)控制等。它是一種非常流行的Unix shell，廣泛應(yīng)用于各種Unix系統(tǒng)中。
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Tcsh：Tcsh是在Korn Shell的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它的設(shè)計(jì)目標(biāo)是提供Bourne Shell和Korn Shell的所有功能，并增加一些新的特性，如命令補(bǔ)全、歷史命令、作業(yè)控制等。它是一種非常流行的Unix shell，廣泛應(yīng)用于各種Unix系統(tǒng)中。
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Windows PowerShell：Windows PowerShell是微軟的.NET Framework技術(shù)的Windows NT系統(tǒng)中的一種命令解析器，它提供了強(qiáng)大的命令行操作功能，支持.NET Framework技術(shù)，可以方便地進(jìn)行腳本編程[3]。文章來源：http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-784576.html
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