Terminal 与 Shell

概述

参考：

• Wiki, Shell
• Manual(手册)，bash
• https://blog.csdn.net/kangkanglou/article/details/82698177
• http://feihu.me/blog/2014/env-problem-when-ssh-executing-command-on-remote/
• https://www.jianshu.com/p/0c7ea235b473
• 公众号，阿里技术-一种命令行解析的新思路

Shell(也称为壳层) 是一种计算机程序，向人类用户或其他程序公开操作系统的服务。通常，操作系统的 Shell 程序会根据计算机的角色和特定操作，分为两类：

• command-line interface(命令行界面，简称 CLI)
• graphical user interface(图形用户界面，简称 GUI)

Shell 在计算机科学中指“为用户提供用户界面”的软件，通常指的是命令行界面的解析器。一般来说，这个词是指操作系统中提供访问内核所提供之服务的程序。Shell 也用于泛指所有为用户提供操作界面的程序，也就是程序和用户交互的接口。因此与之相对的是 Kernel(内核)，内核不提供和用户的交互功能。

用白话讲：人类操作计算机的地方就是 Shell ，可以是一个输入命令的地方(CLI)，也可以是一个用户用鼠标点点点的图形界面(GUI)。Shell 也是一类程序的统称，实际上，当输入完用户名和密码登录系统的时候，就是 Linux 系统后台自动启动了一个名叫 Bash 的 Shell 程序，来让用户输入指令对计算机进行操作

所以，一个 Shell 也会有一个进程号，在该 Shell 执行的程序的父进程号都是该 Shell 的进程号

如下所示，登录系统时，会启动一个进程标识当前登录的用户，并启动一个子进程，该子进程就是 Bash 这个 Shell，并且会为该 Shell 分配一个终端来与用户进行交互(这里的终端名是 tty1)

root      1067     1  0 11:20 ?        Ss     0:00 login -- root
root      9622  1067  2 13:19 tty1     Ss+    0:00  \_ -bash

所有命令都是在这个 shell 下运行的，如下所使，在 bash 下执行了一个 cat 命令

root      1067     1  0 11:20 ?        Ss     0:00 login -- root
root      9622  1067  0 13:19 tty1     Ss     0:00  \_ -bash
root     11198  9622  0 13:22 tty1     S+     0:00      \_ cat

Note：

• 有一点需要明确，系统下的任何程序运行都需要一个用户，哪怕在刚装完系统第一次启动，所有进程也是基于 root 用户来运行的，所以脱离用户讨论 shell 是不对的。
• 由于 Linux 常用的 Shell 为 bash，下面主要描述的都是关于 bash shell 的配置

Terminal(终端)

参考：

• Wiki, Computer Terminal
• Wiki, TTY
• Wiki, TTY(Unix)
• Wiki, Psedoterminal
• Wiki, Terminal emulator
• TTY 代表什么
• Manual(手册)，pty(7)
• Manual(手册)，pts(4)

Computer Terminal(计算机终端) 是一种 Electronic(电子) 或 Electromechanical(机电) 硬件设备，可用于将数据输入计算机或计算机系统，以及从计算机或计算机系统中转录数据。Teletype(电传打字机，简称 TTY) 是早期硬件拷贝终端的一个例子，并且比计算机屏幕的使用早了几十年。早期的终端是廉价设备，与用于输入的打孔卡或纸带相比速度非常慢，但随着技术的改进和视频显示器的引用，终端将这些旧的交互形式推向整个行业，分时系统的发展，弥补了低效的用户打字能力，能够支持统一机器上的多个用户，每个用户都在自己的终端上操作。所以，现代我们将 TTY 表示为终端，是那种最基础的终端。

除了传统的硬件终端以外，我们还可以通过计算机程序模拟出硬件终端，这种功能称为 Terminal Emulator(终端模拟器)，而很多时候也称为 Psedoterminal/Pseudotty(伪终端，简称 PTY)。PTY 是一对提供双向通信通道的虚拟字符设备，通道的一端称为 master(简称 PTMX)，另一端称为 slave(简称 PTS)。Linux 通过 devpts 文件提供了对 PTS 功能的完整支持。

终端也分为多种类型，有多种程序可以为用户分配一个指定类型的终端

• TTY
• Psedoterminal(伪终端)
• CLI
• TUI

名词有很多，但是至今位置没有一个明确的标准定义，大家都是拿起来就用~

ANSI 转义码

参考：

• Wiki, ANSI_escape_code
• Manual(手册)，console_codes(4)
• <计算机知识>：ANSI转义序列以及输出颜色字符详解
• https://gist.github.com/fnky/458719343aabd01cfb17a3a4f7296797
• https://blog.csdn.net/ScilogyHunter/article/details/106874395
• https://learnku.com/articles/26231
• 51CTO，使用ANSI改变终端输出样式

ANSI escape code(ANSI 转义码) 也称为 ANSI escape sequences(ANSI 转义序列)，是一种带内信令标准，用于控制终端上的光标位置、颜色、字体样式、等等终端相关功能。可以算是一种特殊的控制字符（也称为控制码）。

ANSI 序列是在二十世纪七十年代引入的标准，用以取代特定终端供应商的序列，并在二十世纪八十年代早期开始在计算机设备市场上广泛使用。与早期缺少光标移动功能的系统相比，新生的电子公告板系统（BBS）使用 ANSI 序列改进其显示。正是因为这个原因，ANSI 序列变成了所有制造商共同采用的标准。

转义码由 Escape(ESC) 符号后跟普通字符组成。终端在收到一个 ESC 时，就会把其后面的几个字符当作主机发送的命令来对待，并对该字符序列作出诠释。在识别出有效的转义序列结束后，终端执行主机的控制命令。随后所接收到的字符将仍然会显示在屏幕上（除非它们也是控制字符或者转义字符序列）。

转义码具有不同的长度，所有序列都以 ASCII 的 ESC 符号开头，第二个字节则是 0x40–0x5F（i.e. @A–Z[\]^_）范围内的字符。

• ESC 字符可以通过如下几种方式表示出来
  • 使用键盘按键 Ctrl + [
  • 十六进制 0x1B
  • 十进制 27
  • 八进制 \033
  • Unicode \u001b

可以参考 Man 手册中，有完整的 ANSI 转义码列表

CSI

Control Sequence Introducer(控制序列引入器，简称 CSI) 以 ESC[ 开头，大致可分为四类：

• 光标移动指令
• 清屏指令
• 字符渲染指令，通常指 SGR
• 终端控制指令

CSI 序列 由 ESC [ 以及若干个 参数字节 和 若干个中间字节 以及 一个 最终字节 组成.

一些 CSI 序列（不完整）

WIi 中代码的表述模糊，这里用一个例子描述一下。CSI 就是 ESC[，比如 EL 功能，我们如果使用 Go 语言的话，可以这么写：

fmt.Printf(" \033[2J")

其中 \033[2J 就是 CSI n J。虽然表中有空格，但是实际使用时并不需要添加空格，表中的空格只是让人们看着更舒服。

• CSI 就是 ESC[，i.e. \033[
  • 注意，这里的 ESC 使用 8 进制表示，我们可以可以使用 16 进制表示，比如这样：fmt.Printf(" %c[2J",0x1B) 或者 fmt.Printf(" \x1b[2J")
• n 就是 2
• J 就是 J

这个代码可以让终端实现清屏的效果，就像按 Ctrl + L 或者使用 clear 命令。

SGR

Select Graphic Rendition(选择图形呈现，简称 SGR) 用于字符渲染指令，格式为 ESC[Nm，在 CSI 的开头面跟数字，并以 m 结尾。n 的取值范围是 0-107

背景色：

40:黑 41:深红 42:绿 43:黄色 44:蓝色 45:紫色 46:深绿 47:白色

字体颜色：

30:黑 31:红 32:绿 33:黄 34:蓝色 35:紫色 36:深绿 37:白色

linux 终端下输出带颜色的文字只需在文字前面添加如下格式

echo -e "\033[字背景颜色;文字颜色m字符串\033[0m"`

其中 \033 是ESC的八进制，\033[即告诉终端后面是设置颜色的参数，显示方式，前景色，背景色均是数字

例如:

echo -e "\033[41;36m something here \033[0m"

其中 41 代表背景色，36 代表字的颜色

可以将所有控制参数都用上，也可以只使用前景色或背景色.

但有一点要注意，如果输出带颜色的字符后并没有恢复终端默认设置，后续的命令输出仍旧会采用之前的颜色，如果是在脚本中设置了颜色而未恢复，则整个脚本的输出都会采用之前的颜色，因此如果不希望影响后面文字的输出，最好是在输出带颜色的文字之后恢复终端默认设置，如下

如果想设置文字颜色:

echo -e "\033[30m 黑色字 \033[0m"
echo -e "\033[31m 红色字 \033[0m"
echo -e "\033[32m 绿色字 \033[0m"
echo -e "\033[33m 黄色字 \033[0m"
echo -e "\033[34m 蓝色字 \033[0m"
echo -e "\033[35m 紫色字 \033[0m"
echo -e "\033[36m 天蓝字 \033[0m"
echo -e "\033[37m 白色字 \033[0m"

如果是简单设置背景颜色:

echo -e "\033[40;37m 黑底白字 \033[0m"
echo -e "\033[41;37m 红底白字 \033[0m"
echo -e "\033[42;37m 绿底白字 \033[0m"
echo -e "\033[43;37m 黄底白字 \033[0m"
echo -e "\033[44;37m 蓝底白字 \033[0m"
echo -e "\033[45;37m 紫底白字 \033[0m"
echo -e "\033[46;37m 天蓝底白字 \033[0m"
echo -e "\033[47;30;1m 白底黑字加粗 \033[0m"

CLI 的 Args、Flag、Options

关于 CLI 的术语有很多，比如 Argument(参数)、Flag(标志)、Option(选项) 等

本质上，命令及其参数只是一个字符串而已，字符串的含义是由 Shell 来解释的，对于 Shell 来说，命令和参数、参数和参数之间是由空白符分割的。除此之外，什么父命令、子命令、本地参数、单横线、双横线 还是其他字符开头都没关系，就仅仅是字符串而已，这些字符串由 Shell 传递给将要执行的程序中。

• Argument(参数) # 就是对命令后面一串空白符分割的字符串的称呼
• Flag(标志) # 这种类型的参数可以将某个值跟代码中的某个变量关联起来。
• Option(选项) # Flag 赋予了我们通过 CLI 直接给代码中某个变量赋值的能力。那么如果我没有给这个变量赋值呢，程序还能运行下去么？如果不能运行，则这个 Flag 就是必选的，否则就是可选的。那么这些 Flag 或者 Argument 从这种角度将可以称为 Option。也就是可选的 Flag；或者称为可选的 Argument。