Linux 入门

想必大家都不乐意阅读冗长而没什么用的介绍。因此本文将尽可能精简，更多的资料将以

的形式附在每节正文的末尾。其中标有*的内容为英文资料。

目录

Linux 系统、发行版简要介绍

什么是 Linux

与常见的 Windows、MacOS 相同，Linux 也是一个操作系统，一般用于开发和服务器领域。

什么是发行版

Linux 的内核非常小，功能也不多。为了便于人们使用，有许多组织在它的基础上修改和新增了大量软件包并重新发布。这些版本仍属于 Linux，称为 Linux 发行版（Distribution）。

亦有些发行版是基于其它发行版进一步修改得到的。

类比安卓手机，谷歌推出了基础的 Android 系统，而各大手机厂家为了满足本地化的用户需求对它进行了修改。产生了诸如小米 MIUI，华为 EMUI，OPPO ColorOS等衍生版本。

常见的发行版有 Debian、Ubuntu、Arch、Mint、RedHat 等 常见发行版汇总图

图源：菜鸟教程

而在我们UCAS的课程中，最常使用的发行版为 Ubuntu，因此本指南将以它作为基础。

不同发行版之间可能存在差异，例如 Debian/Ubuntu 采用apt作为软件包管理器，而 RedHat 采用rpm。因此在使用别人的代码时应留意发行版是否一致，在向他人求助时也请主动提供您的发行版信息。

Ubuntu

Ubuntu 是由 Canonical Ltd. 构建的 Linux 发行版，拥有桌面版、服务器版、物联网版等分支。

Ubuntu 每六个月（每年的4月和10月）发布一个新版本，每两年发布一个长期支持（LTS）版，版本号标识为

Ubuntu yy.mm.x

例如Ubuntu 20.04.3 LTS表示为2020年04月发布的 LTS 版本的第三次小更新

不同版本间的 Ubuntu 亦可能存在差异，请留意。

优势——为什么不直接用 Windows

环境管理方便

Linux 系统下常见的编程环境，例如 c / python3 / go / docker 等，基本都可以直接（或添加附加软件源后）通过包管理器安装，系统会自动对它们及依赖项、冲突项进行管理，同时自动对环境变量进行配置。

卸载不需要的环境时通常也只需使用包管理器（例如apt remove xx），系统会自动清理配置文件和自动安装的依赖项。

与之相比，Windows 下要找到各个环境的官方网站、下载安装包、手动进行安装和配置，非常麻烦且容易造成混乱。

此外，在 Windows 下，有些环境依赖于其它环境（例如在 vscode 中进行 c 语言编程需要 MinGW 编译器），需要手动配置；有些环境与其它环境冲突（例如 docker 与 windows 自带的 Hyper-V），也需要手动解决。这个过程需要额外查询大量教程，且与电脑型号、Windows 版本、厂商预设等大量复杂因素相关，非常不友好。

更不要提软件的卸载，Windows 的卸载文件残留、注册表残留和环境变量残留都是老大难问题了。而这些残留就可能导致未来配置其它环境时出现问题。

安全

这并不是指系统漏洞少、黑客攻击难那个意义上的安全。而是说课程使用及本文推荐的 Linux 使用方式通常基于某种虚拟化技术，因此：

只要做好工程文件（源代码、配置文件等）的备份，即使出现了环境配置混乱、不当操作造成系统故障等“难以直接恢复”的情况，可以毫不心疼地销毁整个开发环境重新配置。

而随着对 Linux 系统的熟悉，重新配置环境所需的时间和精力会远小于尝试修复。

与之相比，直接在 Windows 下开发，由于不当配置造成注册表、环境变量、程序安装路径等混乱和错误，难以直接恢复。同时由于 Windows 作为主力机有许多日常使用的软件和文件，重装系统所需的时间和精力、承担的风险更大。

课程需要

在大二下的《数据结构》为例的课程中，有部分作业是要在在线评测系统（oj）上完成的。这类在线评测系统的后端通常是 Linux 服务器，在本地也是用 Linux 环境可以避免环境不统一导致的错误。

例如，在部分 Windows 环境下编写 C 语言代码，为了使程序输出结果以后停止而非直接退出，通常要使用 system("pause"); 语句，而该语句会在 Linux 环境下产生Runtime Error: pause: not found错误，原因是pause为 Windows 特有，不是一个合法的 Linux 指令。

图形化与命令行

注：本节中提到“图形化”是指 Linux 系统的图形化界面，使用 Windows 图形化界面配合 Linux 命令行是一个推荐的使用方式。

尽管大部分 Linux 发行版都可以像 Windows 一样使用支持鼠标的图形化界面，主流的在 Linux 上进行开发的方式还是使用纯键盘的命令行模式。主要理由如下：

我校课程对于 Linux 的使用也通常只需要命令行即可完成，例如程序设计基础与实验（C 语言）课程的武成岗老师班，要在 Linux 中完成的操作有：

  1. 编辑代码
  2. 使用gcc编译
  3. 运行并查看结果

后两步都是纯命令行操作，第一步大家的做法不尽相同，有使用gedit/vscode这类图形化界面的，亦有使用vi/nano的，关于这些编辑器更详细的介绍和对比请看编辑器页面。

特别的，vscode虽然是一个图形化程序，但可以使用 Windows 下的 vscode 通过插件和ssh连接到 Linux 系统，从而避免使用 Linux 的图形化界面。个人也是强烈推荐这个方式，详见vscode页面。

综上，本指南涉及 Linux 系统的使用时，一般只会使用命令行（终端）的部分，希望大家能适应这种模式。

虽然我们使用的所谓命令行事实上是由终端（terminal）和 shell 组成的，但简单起见，可以先忽略这其中的细节

读懂终端

打开终端后，您可能会见到类似下面这样的字符：

ubuntu@server-7anw4ytc:~$

其格式为

用户名@主机名:工作目录$

下面逐项解释：

使用终端

出现上面的user@host:/dir$时意味着可以向终端输入指令

一个指令通常由一个命令和若干个参数组成

有些参数没有参数名，有些参数既有参数名又有参数值，还有些参数仅有参数名（起开关作用）

例如

$ ls                        // 无参数
$ ls -l                     // 有一个开关型参数 -l
$ tail -n 10                // 有一个名为 -n，值为 10 的参数
$ ls some-dir               // 有一个参数 some-dir
$ cp src dst                // 有两个参数 src 和 dst
$ gcc -o output -lm test.c  // 有三个参数：第一个名为 -o，值为 output；第二个为开关型 -lm，第三个为 test.c

参数的具体含义、类型、是否有序等，与具体的命令（软件包）有关。请查阅文档

必选参数表示必须提供的参数；可选参数表示可有可无的参数，通常具有一个默认值

例如gcc命令中，待编译的.c文件是一个必选参数，而输出是一个可选参数，其默认值为a.out

$ gcc -o output
gcc: fatal error: no input files
compilation terminated.
// 错误：没有提供待编译的 .c 文件
$ gcc test.c
// 等价于 gcc test.c -o output 或 gcc -o output test.c

在本指南中，将以<>标识参数名，[]标识可选参数

例如列出路径下的文件，文档中会像下面这样描述用法：

$ ls [-l] [<path>]

当您想要使用该命令列出/some-dir下的文件时，应该输入

$ ls /some-dir
$ ls -l /some-dir  // 输出详细信息

而不是

$ ls [</some-dir>]
$ ls [-l] [</some-dir>]

关于使用终端的其它注意事项和需了解的信息，请继续浏览本文档

输入

大小写敏感

一般情况下，Linux 系统对大小写敏感，例如./cod-lab与./COD-Lab对 Linux 来说是两个不同的目录，切换目录时要用cd而非CD等

空格与引号

Linux 终端使用空格来分割指令参数，当某一个参数中需要包含空格时，用引号包裹

例如用touch指令创建一个叫this is a file的文件，如果不加引号

$ touch this is a file
$ ls
a  file  is  this

可见他把this, is, a, file理解成了4个独立的参数，从而分别创建了这4个文件

$ touch "this is a file"
$ ls
'this is a file'

注意，除非使用转义符（通常为反斜杠），引号自身不会被当作字符串的一部分，因此创建的文件名中不会包括引号。ls的结果看似是包含了单引号，实际上那只是为了人能准确理解，在显示时自动添加的

除了空格外，换行符、大中小括号等特殊字符在命令行中也有特殊含义，因此需要使用时，也需用引号包裹或使用转义符

不要使用中文引号

单双引号有区别，但一般涉及不到，请自行搜索

Tab 键与制表符

在 Windows 环境的很多 IDE 下，按下 Tab 即意味着输入2~4个空格（取决于具体设置）

而在 Linux 环境下，按下 Tab 通常意味着输入一个制表符\t

对于 Python / yaml 等依赖于缩进的语言格式，混用制表符和空格会造成错误。在不确定 Tab 键具体行为的情况下，请使用空格。

权限

简单来说，Linux 下有两类权限机制：

用户权限

文件权限

文件有3类权限：读、写、执行，一般以1位8进制数或者包含{w, r, x, -}的字符串表示

Note：这三个权限彼此独立，可以做到一个用户能写入和执行而不能读取

一个文件针对用户、用户组、任何人可以有不同的权限，因此总共需要3位8进制数或者三组{w, r, x, -}表示权限

此外还需要标注文件是否为目录，用1位2进制表示

例如，通过ls -al查看详细文件列表时：

$ ls -al
total 12
drwxrwxr-x 3 user group 4096 3月   5 15:16 ./
drwxr-xr-x 3 user group 4096 3月   5 14:45 ../
drwxrwxr-x 2 user group 4096 3月   5 15:15 some-dir/
-rw-rw-r-- 1 user group    0 3月   5 15:16 some-file.txt
-rwxrwxr-x 1 user group    0 3月   5 15:16 some-script.sh*
-rw------- 1 user group    0 3月   5 15:16 some-secret-file.txt

可以看到每行开头有一串字符串：

再比如，通过chmod变更文件权限：

$ ls -al
-rw-rw-r-- 1 user group    0 3月   5 15:16 some-script.sh
$ chmod +x some-script.sh
$ ls -al
-rwxrwxr-x 1 user group    0 3月   5 15:16 some-script.sh*
$ chmod 750 some-script.sh
-rwxr-x--- 1 user group    0 3月   5 15:16 some-script.sh*

目录与路径

绝对路径

以根目录/开始的路径

Note：/有两种含义，一是根目录（必须是最开头的字符），二是表示层级关系，例如

/home/user/some-file.txt

中的第一个/表示根目录，后面的两个/则表示“目录user在目录home中”、“文件some-file.txt在目录user中”的层级关系

相对路径

假设当前工作目录的绝对路径为/home/user

  1. some-file.txt为当前目录下叫some-file.txt的文件，其绝对路径为/home/user/some-file.txt
  2. .表示当前目录，因此./some-file.txt同上
  3. ..表示当前目录的上级目录，因此../user/some-file.txt同上
  4. 没有.../的表示方法！如果要表示上级的上级，应该使用../../

工作目录

Linux 下有些命令与目录无关，如apt update，但大部分命令均与目录有关，因此请务必留心您所处的工作目录。

查看当前工作目录有两个方法：

  1. 直接从终端信息中得到，参考读懂终端一节
  2. 使用pwd指令获得

用户目录（主目录）

每个用户有一个默认的登录目录，称为用户目录，一般是/home/<用户名>，例如user用户的用户目录为/home/user

用户目录用~表示，因此在上例中~/some-file.txt和/home/user/some-file.txt是同一个文件

交互

回显

当我们进行输入时，通常屏幕上会即时显示出我们输入的内容，称为回显

即使是输入密码等敏感字段，也会有诸如***和···的回显证明确实输入进去了

而在 Linux 终端中输入密码等敏感字段时，通常屏幕上不会有任何回显，按下回车后才能看到相应的结果（成功执行或密码错误等）

请放心大胆地完成输入

输入Y确认

有时在执行一条命令时会出现下面这样的提示

如果您确认命令输入正确且目前没有非预期的输出，则按提示输入y，yes等即可继续执行，否则输入n，no取消执行

值得注意的是，大部分时候：

阅读模式

“阅读模式”不是官方称呼

当使用man查看帮助文档、systemctl status查看服务状态、git log查看 git 提交记录时，将进入阅读模式

左下角将会出现下面这样的提示，一般包含帮助信息、行号、文档名等，也有可能只是单独的冒号。

使用上下箭头按键进行换行，使用 Page Up / Page Down 按键进行翻页

按下q退出该模式

与 Windows 的不同

快捷键

需要留心的是，Windows 下的快捷键大多数在 Linux 终端中不起作用：

有些甚至会造成事故：

此外，Linux 下的快捷键与终端软件、发行版等很多因素有关，因此请自行查找您使用的 Linux 环境下快捷键的说明。

建议您在熟悉 Linux 环境前适当减少快捷键的使用。