1 一切皆文件

  我们先认识一个知识点：

• 在 $Linux$ 中，一切皆文件！

  在 Linux 系统中，一切皆文件，这句话理解呢？
  Linux 系统不仅仅会把我们新建的 「.c」、「.cpp」、「.txt」、可执行程序当做文件，也将磁盘、网卡、显卡、键盘、鼠标、显示器这样的设备，在系统层面设计成了文件，以文件的形式显示来呈现。

  这一点我们简单有个概念就行，暂时不考虑为什么，在今后的学习中我们会不断深入理解这个概念。

  基于一切皆文件这个知识点，我们现在推导出一些结论出来：

1. Linux 下一切皆文件，而我们现在最常见的文件就是我们自己新建的文件，这一点是我们最好理解的
2. 除此之外，在 Linux 系统中还有三种比较重要的文件，我们称之为设备文件
   • 键盘
   • 显示器
   • 显示器

  这里两个显示器先不作区分
  一般一个程序启动时，它默认会打开这三个设备文件。
  
  我们简单来理解一下：
  在我们之前学习 C/C++ 时，可以直接用 printf/scanf、cin/cout 进行输入输出显示。我们以输出为例，当我们在 printf(cin) 时，本质是向这个显示器进行打印。
  因为 C/C++ 程序也要在 Linux 系统下跑，而 Linux 中一切皆文件，显示器也是文件，我们可以认为输入输出本质其实是文件操作。
  以前我们说从标准输入获取内容，从键盘获取内容，从显示器进行打印，这个理解每没错，但是它属于语言体系下的，是语言的话语体系下的表示方式。但是这种表述方式并不能让我们更深刻地区了解语言和系统。而在一切皆文件的原则性指导下，显示器和键盘都是文件，我们以前最基础的 cin/cout 本质都是文件操作。

  可是按照我们的认识，文件操作：对任何文件进行操作，都必须先打开这个文件。之前学习C语言的时候（详情请看【C语言】—— 文件操作（上）和【C语言】—— 文件操作（下）），每次操作文件前都要用 fopen 将文件打开，操作完成之后再用 fclose 将文件关闭。那换言之我们对键盘显示器这样的文件，在被我们访问时也要被我们打开，我们才能对他进行对应的操作，因为他们也是文件。
  可是现在的问题是，我们之前学习C语言时，我们没有打开什么显示器的文件就能向显示器中打印内容。为什么没有打开文件就能直接打印呢？因为系统在启动我们的程序时，系统默认帮我们打开了。Windows 下就是 Windows 系统帮我们打开；Linux 下就是 Linux 系统帮我们打开。
  

系统默认帮我们打开的三个文件

  stdin 对应的是键盘，stdout 和 stderr 对应的是两个显示器，他们的类型是 FILE*

  小伙伴们不要认为我们的代码写完了就完了，代码写完了还有编译器，操作系统未来在加载我们这个程序时还有操作系统呢，所以我们写的程序最后运行起来系统是要作很多工作的：比如系统帮我们把上述三个设备文件给打开。
  我们自己写好了一个程序，将程序编程二进制代码编好了，那么当我们的程序最后在链接时，我们可以理解成系统给我们自己的代码在 main 函数之前加了一部分代码，这其中就包括打开这三个设备文件。程序在执行时，我们说 main 函数是入口，但是没说系统执行时只能从 main 函数开始跑，只是我们的代码是从 main 函数开始跑而已，系统在调用 main 函数之前会先去执行一部分指令。

  为什么系统要帮我们打开呢？
  其实答案很简单：我们编写一个程序，要么就是将数据交给程序，让程序帮忙做计算吗，计算完后再将结果显示出来。系统默认打开三个设备文件是为了让用户可以直接输入直接显示，方便操作。如果系统不打开，那就要用户自己去打开，非常麻烦。
  那为什么不打开其他文件呢？
  因为默认打开三个就够用了，用户需要打开其他的，自己打开就行了
  
  

2 重定向操作

2.1 初始重定向

  我们只看操作

  「echo ‘hello linux’」指令，翻译过来就是将 ‘hello linux’ 字符串写到了显示器文件里，所以我们才在显示器看到了
  
  我们可以把他重定向到一个文件『hello.txt』中

  我们看到，我们加了一个 「>」，本来应该往显示器打印的内容现在不再往显示器中打了，那 ‘hello linux’ 字符串在哪呢？它在『hello.txt』文件中(文件不存在则新建)
  我们用「cat」指令打印『hello.txt』中的内容：

  此时，本来应该写入到显示器文件中的内容写入到了一个普通文件中，这个工作我们叫做输出重定向。
  
  我们再进行一次重定向操作：

  发现『hello.txt』的内容被覆盖了。

总结一下：

1. 如果文件不存在，则新建一个文件
2. 如果文件存在，则先清空再写入

2.2 重定向的妙用

  既然如此，是不是意味着我们往后新建文件时，可以不用「touch」命令呢？

  还真是
  直接: 「>」『文件名』 就可以创建一个新文件！
  因为输出重定向默认操作就是如果不存在就先创建。现在，我左侧什么都没有，也就是我什么都不写，但即使我什么都不，你也要先给我把文件给创建出来
  注：「>」只能新建普通文件，无法新建目录

  同理，对于一个已经存在的文件，我们想将其清空也能用重定向

  总结：我们可以用重定向来新建或者清空文件。

2.3 追加重定向

  如果我们不想覆盖式写入，而是追加式写入,又该输入什么指令呢？
  这时需要用 「>>」

  我们将这种重定向称为追加重定向

  这里我们来回顾一下：不知道大家还记不记得之前学习C语言时，打开一个文件有多种打开方式，而「>」就相当于以『w+』的形式打开文件，「>>」相当于以『a+』的方式打开文件。
  因此，重定向操作看起来是 Linux 的操作，其实它是C语言的操作
  

2.4 输入重定向

  我们下面再介绍一种重定向：
  我们「cat」『文件名』会将文件中的内容写入显示器文件中，但如果我们只输入「cat」命令呢？
  这时命令行就会卡住，专业术语叫阻塞
  此时，我们输入什么，显示器就回显什么

  为什么呢？
  「cat」默认是从键盘文件中读内容，然后把读到的内容写入到显示器文件中。所以只输入「cat」命令，就是我从键盘输什么，它就给我打印什么
  
  之前，我们打印文件内容都是「cat」 『文件名』，其实「cat」命令还可以这样使用：「cat」「<」 『文件名』

  前面我们说「cat」默认是从键盘文件读取的，而「cat」「<」 『文件名』就是让「cat」不在键盘文件中读，而是从定向到指定的文件中读。「cat」「<」 『文件名』这种写法一样能将指定文件的内容读出来

  那「cat」 『文件名』和「cat」「<」 『文件名』有什么区别呢？
  虽然他们的结果是一样的，但是还是有区别的。但这里不过多解释，需要我们学习更多内容才能理解他们的区别。
  现在我们只需要理解：「cat」本来是从键盘文件中读数据，用 「<」 输入重定向后，从指定文件中读数据

2.5 一切皆文件与重定向结合

  文章开头我们说在 Linux 系统中一切皆文件，那我们有一个大胆的想法：终端的本质在 Linux 系统中就是一个文件

  一起来验证一下：
  我们平时登录 Linux 服务器时，实际上我们终端对应的文件一般都在 /dev/pts 路径下（dev 即 device）

  当我们打开一个对应的设备时，它就会在 /dev/pts 目录下帮我们新建一个文件：它的文件名是 0，它的类型是以 「c」 开头

  在 Linux 中，我们把以 「c」 开头的文件叫做字符文件。

  我们再打开一个终端：

  会发现两个终端都多了『1』 文件
  如果我们再不断打开终端，还会有『2』、『3』、『4』文件
  每个终端本质都是一个文件，上面打开的两个终端分别是 『0』 和 『1』 号文件
  

  既然打印的本质就是向显示器文件写入，而重定向的本质就是向文件写入，那当然也可以向我们的设备文件（『0』、『1』、『2』文件）中写入。比如在『1』文件对应的终端中向『1』文件中写，写给我自己

  又比如：我还可以在『1』文件对应的终端中向『0』文件中写

  所以为什么我们自己的「echo」命令、「ls」 命令，它打印内容的时候默认都往自己这个显示器上打呢？我们输入指令的时候，默认向我这个终端对应的文件中（『0』、『1』、『2』文件）去写，将执行结果写入到对应的显示器文件中，我们就能在对应显示器上看到结果了。

  我们最终印证了一个结论：终端的本质在 Linux 系统里就是一个文件（/dev/pts/xxx）

  终端也是文件，Linux 系统把所有的东西都干成文件。未来我们在 Linux 系统中做的操作，最后都会转换成对文件操作。

3 Linux 中的文件类型

  先说结论：Linux 看文件类型不看文件后缀。也就是说 Linux 不看「.txt」、「.jpg」、「.cpp」 等文件后缀。Linux 看的是「ll」命令显示出来的文件属性中的第一列字符

  
  我们简单了解一下 Linux 中的文件类型

• 「-」开头：普通文件
• 「dl」开头：目录文件
• 「c」开头：字符文件（键盘、显示器、终端等）
• 「b」开头：块设备文件（磁盘）
• 「l」开头：链接文件
• 「p」开头：管道文件

  字符文件有一个特点：文本处理有严格的顺序，或者说输入的数据具有顺序性。比如说我输入 hello 是有意义的；而输入 olleh ，乱序了，是没有意义的。

  块设备文件：磁盘就是一个块设备文件，磁盘所对应的文件是 vda，路径是 /dev/vda。块设备支持随机读写。

  这就相当于 Windows 系统中的磁盘（不是C盘E盘，是一块物理盘，一块薄板）
  那前面说 Linux 一起皆文件，我是不是可以往『vda』文件中写数据呢？
  如果往里面写数据，类似于直接把 Windows 中的物理盘直接打开了，直接向物理盘中写数据谁都不知道数据写哪了。相当于绕过了 Linux 系统，本来我可以通过「touch」 命令创建，你现在直接把『vda』打开往里写。这样可能会将磁盘中数据覆盖，整个操作系统可能就有问题了。所以不能往『vda』写数据。
  
  普通文件都有哪些呢？文本文件、可执行文件、库文件、图片文件、视频文件等等，大部分我们平时用到的文件都是普通文件，这点和 Windows 的差别挺大的

  既然 Linux 不以文件后缀作为文件区分类型，那我们普通文件可以不带后缀（.cpp/.txt/.jpg），甚至乱带后缀吗？
  不可以！
  虽然 Linux 系统不以文件后缀来区分文件，但并不代表普通文件不用后缀。
  这有点矛盾，什么意思呢？
  虽然 Linux 系统不关心文件后缀，但不代表工具不关心后缀。如 gcc编译器：gcc 不是系统，它只是一个简单的编译器，它要编译 C代码，必须是 .c 后缀的文件才可以编译。
  同时 Linux 系统不关心后缀，不代表禁止使用后缀。不关心的意思是你想用就用，不用就不用
  所以后面创建文件时，该 .c 就 .c 该 .txt 就 .txt，只不过系统会将后缀当做文件名的一部分。
  
  

4 日志

  作为一名标准的程序员，差日志是一件很常见的事情。这里我们就简单讲一下日志

  Linux 系统中，对应的日志放在 syslog(ubunto) / messages(centos)文件下，路径如下：/var/log/syslog(messages)

  我们用「cat」指令来看下日志中的内容

  日志会将我们操作的痕迹给记录下来。是的，我们在 Linux 下做的操作，都是会被记录下来的。
  一般的日志都会记录下操作时间、操作内容、操作用户等信息。
  日志的意义是：系统出问题方便程序员去排查

  在软件领域，任何大型项目，必定要有日志。因为用户使用你这个项目，未来要是这个项目挂掉了，我们排查错误时，要去翻看日志，看用户进行了那些操作导致项目挂了，以进行修改。
  那 Linux 有日志，Windows 有日志吗？肯定也是有的，在 C盘 中。

  其实 Linux、Windows、手机等在进行应用程序运行时，在本地都会一直形成日志信息的，只不过日志的形式不太一样。这就是为什么电脑、手机等用的时间久了，内存会稍微减少的原因。

  但这个日志不断形成，最后信息越来越多，系统抗不住怎么办？不用担心，一般日志写的差不多了，会把文件进行切片；会进行覆盖写；或者日志做个备注；又或者偷偷上传至后台，它自己再拿日志做分析，检查自己的软件有什么错误，检测完后再删掉

5 「more」命令

• 语法：「more」 [选项][文件名]
• 功能：功能类似「cat」，逐页显示文本内容

命令行选项

• -n：对输出的所有行编号
• q：退出 「more」

  
  日志文件往往很大，我们不想一次性全部打印出来怎么办呢？这时就可以用「more」指令。「more」指令先打印一屏幕的内容，后可以通过按住回车键不断将文件往下翻，查看文件后面的内容

  不会将内容一次性打出来，只打印一屏幕。

  按住回车键就可以逐行下翻，继续看下面的内容

  如果想退出阅读可以按Q键

  同时「more」还支持搜索功能
  为了方便演示，我们创建一个大文件『log.txt』，代码如下：cnt=0; while [ $cnt -le 1000 ]; do echo “hello $cnt”; let cnt++; done > log.txt

  但是「more」不支持上翻，「more」只支持下翻。因此我们很少用「more」命令，因为有更好的「less」命令。

6 「less」命令

• 「less」工具也是对文件或其它输出进行分页显示的工具，应该说是 Linux 正统查看文件内容的工具，功能极其强大。
• 「less」的用法比起「more」更加的有弹性。使用「more」时，我们并没有办法向前面翻， 只能往后面看
• 但若使用了「less」时，就可以使用 [pageup][pagedown] 等按键的功能来往前往后翻看文件，更容易用来查看一个文件的内容！
• 除此之外，在「less」里头可以拥有更多的搜索功能，不止可以向下搜，也可以向上搜。

• 语法：「less」 [参数] 『文件』
• 功能：既有查看目标文件的内容的功能，又有搜索功能。

命令行选项

• -i：忽略搜索时的大小写
• -N：显示每行的行号
• /字符串：向下搜索"字符串"的功能
• ?字符串：向上搜索"字符串"的功能
• n：重复前一个搜索（与 / 或 ? 有关）
• N：反向重复前一个搜索（与 / 或 ? 有关）
• q：退出

  「less」命令与「more」命令功能类似，但是「less」比「more」强的地方在于：「less」可以上翻也可以下翻
  
  我们用「less」查看这个文件：

  我们可以通过 ↑ 键查看以前数据，↓ 键查看之后数据；或者通过鼠标滚轮也可以上下翻看数据。
  同时「less」也支持查找功能，这里就不再演示了，用法与「more」一样
  
  

7 「head」与「tail」

7.1 查看文件开头和结尾

  「head」与「tail」就像他们的名字一样浅显易懂，他们就是用来显示开头或结尾某个数量的文字区块，「head」用来显示文件的开头部分，「tail」用来显示文件的结尾部分

  如：我们用「head」和「tail」来显示『log.txt』的开头和结尾部分

  当然，我们也可以指定显示的行数

7.2 查看文件中间部分

  那如果我先看文本中间部分的内容又该怎么办呢？

  假设我们现在要看他 500-510 行
  我们可以先把他前 510 行拿到，然后重定向到一个临时文件，在取这个临时文件的最后 10 行

  可是这种做法太挫了，还要生成一个临时文件。

  这里我们再提供一种方法，先看操作：

  我们来理解一下
  左侧head -510 log.txt是一条命令，右侧tail -10也是一条命令。左侧的命令的执行结果经过『 | 』，写到『 | 』这个临时文件中。Linux 下一切皆文件，『 | 』也是文件，我们将『 | 』称为管道文件。右侧的命令再从管道文件中读取数据，再对其进行操作。

  管道文件就行现实中的自来水管道一样，一段是进水的，一段是出水的。head -510 log.txt就相当于进水，tail -10就相当于出水

  有了管道文件，一个命令的处理的结果，就可以经过管道交给下一个命令。我们就可以用它来进行命令的相连，进行批量化的命令处理

  学习了管道文件，我们还可以这样：

  我们先把文件内容打印出来，写在第一个管道文件中；再取出第一个管道文件中的前 510 行放第二个管道中，再取第二个管道后 10 行放第三个管道中，最后在将第三个管道中的内容逆序打印出来

  好啦，本期关于基本指令的知识就介绍到这里啦，希望本期博客能对你有所帮助。同时，如果有错误的地方请多多指正，让我们在 Linux 的学习路上一起进步！