# Lec 2. Linux 及其工作流 <hr> 2025 年秋冬学期计算机学院朋辈辅学「技能拾遗」 <div class="avatar-container"> <a href="https://github.com/inuEbisu"><img class="avatar-img" src="avatar_512.png" alt="avatar"></a> <span class="avatar-name">@inuEbisu / 犬戎</span> </div> 2025 年 10 月 31 日 --- ## Part 1. 初识 Linux -v- ### 主流的操作系统 - Microsoft Windows (1985.11.20) - macOS (2001.3.24) - Linux (1991.9.17) > Linux：我会为你提供一切必要的工具。请你为自己所敲的每一行命令负责。 > > macOS：我会尽可能地保护你。你可以不要我的保护；但若如此，请你为自己所敲的每一行命令负责。 > > Windows：我是你妈 -v- ### 身边的 Linux <div class="mul-cols"> <div class="col"> <img src="lec2/android.png" width="250"></img> </div> <div class="col"> 智能手机：Android/Linux 电视机顶盒：Android/Linux 服务器：Linux - 实验室中的服务器 - 日常生活中的互联网服务 </div> </div> -v- ### Linux 的历史渊源 - 1969 年，美国 AT&T 公司的贝尔实验室开发了 UNIX 操作系统 - 1983 年 9 月 27 日，Richard Stallman 在麻省理工学院发起了 GNU（GNU's Not Unix）计划 - 目标是创建一套类似 UNIX 但完全自由的操作系统 - 在 GNU 计划中诞生了 GNU 通用公共许可证（GPL） - 1991 年，正在大学内进修的 Linus Torvalds 对 MINIX 不开心 - 于是他编写了自己的 Linux 操作系统（Linux 内核） - 开源社区及许多商业公司参与贡献，构建成完整的 Linux 操作系统 -v- ### Linux 的历史渊源 - GNU/Linux - Android/Linux -v- ### 为什么使用 Linux - 事实标准 - 开源，自由，社区维护 - [torvalds/linux](https://github.com/torvalds/linux) - [Android Open Source Project](https://source.android.com/) - 轻量级 - Alpine Linux 的 Docker 镜像大小为 7 MB - 配置要求低 - 树莓派等单板计算机 - 嵌入式：[在 Arduino Uno 上运行 Linux Kernel](https://hackaday.com/2023/10/13/because-you-can-linux-on-an-arduino-uno/) -v- ### 为什么使用 Linux - 稳定 - [亲手造成的运维事故：在 Live CD 环境下部署并运行了 8 个月 - V2EX](https://v2ex.com/t/974678) - 安全 - 病毒较少 - 权限管理严格 -v- ### 主流的 Linux 发行版 - Debian：历史悠久，自由，生态优良，稳定 - Ubuntu：主打桌面应用，自由，时新且稳定，萌新梦开始的地方 - Arch Linux：「简单、现代、实在、人本、万能」，可高度自定义 - 需要用户愿意通过了解操作系统而最大化地利用它 - Manjaro：更注重易用，更适合一般用户 -v- ### 主流的 Linux 发行版 - Red Hat：历史悠久 - Red Hat Enterprise Linux (RHEL)：收费、商业化，使用 GPL 开源 - Fedora：功能完备，更新迅速，受 Red Hat 公司赞助成为 RHEL 上游 - CentOS：RHEL 的源码编译而来，Community Enterprise Operating System --- ## Part 2. Shell 基础 -v- ### 人类的手癖 > 游戏里换弹癌狂按 `Tab` > > 篮球罚球时前运一下 > > Windows 上 `F5`，Linux 上 `ls` > > `vim` 里 `i esc i esc` 代替思考，`jkjkjk` 代替写代码 -v- ### 为什么要使用命令行 - 命令行是一种操作计算机的方式，在开发过程中能较 GUI 做得更多更灵活 - 可以让你手在键盘上就能控制电脑，不需要鼠标 - 在没有显示器的机器上（例如通过 ssh 连接服务器时），只能使用命令行 使用命令行浏览网页：[fathyb/carbonyl](https://github.com/fathyb/carbonyl) -v- ### Shell 与 Terminal Shell - 命令解释器：接收并解析命令，让操作系统执行，返回输出 - 用户与系统内核交互的接口 Terminal - 终端模拟器，提供一个窗口（黑框框） Terminal 从用户获取输入，然后传递给 Shell，等待 Shell 处理完后，将结果显示在屏幕上； Shell 从 Terminal 拿到输入指令，解析后交给操作系统执行，然后将结果返回给 Terminal。 -v- ### Shell 与 Terminal 一些例子： - 类 Unix 系统下，用户默认的 Shell 可以随意更换 - `Ctrl-C` 到底是复制还是中断程序？ - 和 Shell 无关，是 Terminal 的行为 - 自己实现一个简单的 Shell：`shell.c` -v- ### 主流的 Shell `sh`：Bourne Shell - 最早、最经典 `bash`：Bourne Again Shell - 最常用，大部分 Linux 发行版的默认 Shell `zsh`：Z Shell - 功能强大、可高度自定义 `fish`：Friendly Interactive Shell - 开箱即用、全平台 -v- ### Shell 界面 - Prompt: 命令提示符 - 提供一些信息并等待输入 - 工作路径、当前用户 - ⚠️ `rm -rf ./*` - 向其中输入命令，回车，即可执行命令 -v- ### 基本命令 - `pwd`：print working directory，打印当前命令 - `cd path`：change directory，切换路径 - `~` 代表家目录，`.` 代表当前路径，`..` 代表上一级路径 - `ls`：list，列出当前路径下的文件和目录 - `-a`：列出所有文件和目录，包括隐藏文件 - `-l`：列出详细信息（文件权限，大小，修改时间等） -v- ### 基本命令 - `touch file`：创建一个空文件 - `mkdir dir`：make directories，创建目录 - `cp src dst`：复制文件或目录 - `mv src dst`：移动（重命名）文件或目录 - `find path -name pattern`：在 `path` 下查找文件名匹配 `pattern` 的文件 -v- ### 基本命令 - `cat files...`：输出与拼接文件 - `head/tail file`：输出 `file` 前/后 10 行 - `-n lines`：输出 `lines` 行 - `more/less file`：分页输出 `file` 内容 - 空格翻页，回车下一行，`q` 退出 - `less` 的功能更多，例如查找、更好的翻页等 - `hexdump file`：以十六进制输出文件内容 - `-C`：并排输出十六进制与 ASCII - `-n N`：输出前 `N` 个字节 -v- ### 基本命令 - `man`：查看命令文档（manual） - `echo`：输出字符串（常配合重定向 / 管道使用） - `whoami`：获取当前用户 - `whereis/which/whence`：查找命令所在位置 - `clear`：清屏 - `chmod`：更改文件权限 - `ps`：显示进程信息 - `date`：获取当前日期时间 - `kill`：杀死进程（向进程发送信号） - `grep`：搜索文件内容（常配合重定向 / 管道使用） - `diff`：比较文件 / 目录内容 - `curl`：发送 HTTP 请求；`wget`：下载文件 自己查阅手册！ --- ## Part 3. 文本编辑器 -v- ### Vim Vi: 由 ex 发展而来的老牌文本编辑器 Vim: Vi IMproved，vi 的升级版，功能更强大 NeoVim: Vim 的一个 fork -v- ### Vim 的特征 - 纯键盘操作，手不离主键盘区 - 强大的文本处理能力 - 每一台服务器上一定都有 Vim - 学习曲线陡峭，学习成本高 现推荐 NeoVim 学习可输入命令 `vimtutor`；也有各种 Cheatsheet > 学习 Vim 最好的方式是使用 Vim，熟能生巧 -v- ### Vim 中的模式 Vim 的设计哲学是多种模式 - Normal 模式：默认模式，用于移动光标、处理文本、执行命令等 - Insert 模式：用于输入文本 - Command 模式：用于执行命令 - Visual 模式：用于选择文本 <img src="lec2/vim_mode.png" height="200"/> -v- ### Vim Cheatsheet From [vimcheatsheet.com](https://vimcheatsheet.com) <img src="lec2/vim_cheatsheet.png" height="480"/> -v- ### 其他文本编辑器 Nano - 与记事本操作相似，简单易上手 Emacs - 同样纯键盘操作 - 功能强大，可拓展性极强 - 很多人从 Vim 转 Emacs，但很少有人从 Emacs 转 Vim --- ## Part 4. 项目组织 -v- ### 程序的编译过程 四步编译 1. 预处理：`gcc -E hello.c -o hello.i` - 处理 `#include` `#define` 等 - 得到的 `hello.i` 是合法的 C 代码 2. 编译：`gcc -S hello.i -o hello.s` - 生成汇编代码 3. 汇编：`gcc -c hello.s -o hello.o` - 生成目标文件 4. 链接：`gcc hello.o -o hello` - 链接目标文件与库文件，生成可执行文件 -v- ### 多文件编程 程序远不止可在 PTA 等 OJ 上提交的单文件程序 - 还有多文件程序 - 大型项目…… 接踵而至的问题： - 编译命令太长了 - 编译太慢了 `src/lec2/multi` -v- ### 使用 GNU Make 的原因 （当然也是使用任何 Autotools 的原因） 自动化 - 只需要写一个 Makefile，就可以通过一句命令来自动化地完成编译、测试、打包、部署等一系列操作 - 即使是 Linux 内核，也可以通过一句 `make` 来完成编译 - 不用每次都复制粘贴一大串的 `gcc ...` 了！ - 不仅仅用来编译 C/C++，任何命令都可以执行 - 本课程的 Slides 即使用 `make` 简化输入命令 - 比 Shell 脚本更容易编写 - 处理依赖、读取命令行输入等 `make` 都会帮你完成 -v- ### 使用 GNU Make 的原因 增量编译 - 只重新编译项目中发生改变的部分，而不是每次都要重新编译整个项目 - 显著变快 - 原理是时间戳比较 -v- ### 基本语法 现在其实可以让 AI 写 ```make target: prerequisites... commands... commands... ``` - `target`: 目标文件 / 可执行文件 / 标签 - `.PHONY` 定义伪目标 ```make .PHONY: clean ``` - `prerequisites`: 依赖的 `target` - `command`: 触发 `target` 时执行的 Shell 命令 -v- ### 使用例 `src/lec2/multi` -v- ### 其他 Autotools - CMake - 大型项目使用 - 更上层，生成不同平台的构建文件（Makefile, Visual Studio 项目等） - 现代的语法 - 依赖管理 - XMake - 更简单易用的新兴构建工具 - 语法简洁，学习曲线平缓 - 内置包管理功能 --- ## Part 5. 参考资料 -v- ### 参考资料 Credit - [Lec 1. Shell 基础及 CLI 工具推荐 —— 竺院朋辈辅学实用技能拾遗](https://slides.tonycrane.cc/PracticalSkillsTutorial/2023-fall-ckc/lec1/) Linux 与操作系统基础 - [Linux 101](https://101.lug.ustc.edu.cn/) - [命令行界面 (CLI)、终端 (Terminal)、Shell、TTY，傻傻分不清楚？- 知乎](https://zhuanlan.zhihu.com/p/516408816) GNU Make - [跟我一起写 Makefile](https://seisman.github.io/how-to-write-makefile/) --- # 谢谢大家 <hr> Questions? <div class="avatar-container"> <a href="https://github.com/inuEbisu"><img class="avatar-img" src="avatar_512.png" alt="avatar"></a> <span class="avatar-name">@inuEbisu / 犬戎</span> </div> 2025 年 10 月 31 日