终端环境与文件操作

在本地整理数据、在服务器运行程序之前，首先需要回答两个问题：命令在哪台机器上执行，输入与输出文件位于哪个目录。许多错误并非命令拼写错误，而是环境和位置判断错误。

本文是“命令行开发与实验实践”系列第一篇，不要求编程经验。Windows 路线使用 PowerShell 7，Linux 路线使用 Bash 与 GNU 工具；两组命令是替代路线，不应连续混用。练习只在个人练习目录执行，不在已有代码仓库、共享数据目录或系统目录中执行。

阅读顺序：环境与文件 → Shell 脚本 → 构建调试 → 远程任务 → 日志整理 → 性能实验。下一篇为Shell 执行与脚本基础；完整入口见系列导读。本文由原 Linux 终端入门文章重构，发布地址保持不变。

1. 终端与执行环境

终端负责接受输入和显示文字，Shell 负责解释命令，工具程序负责完成具体任务。Windows Terminal 可以承载 PowerShell、cmd 和 WSL 等环境；窗口相同，不意味着语法和可用命令相同。

环境	路径与执行边界	核对入口
Windows PowerShell	Windows 文件系统；管道主要传递对象	`$PSVersionTable`、`Get-Location`
Linux Bash	当前 Linux 主机的文件系统；常规管道传递字节流	`$BASH_VERSION`、`hostname`、`pwd`
Git Bash	Windows 上的类 Unix 工具环境，盘符路径常见如 `/c/`	工具路径及 Windows 程序的路径转换
WSL	Linux 子系统，Windows C 盘常见挂载点为 `/mnt/c/`	发行版、挂载位置及程序所属环境
SSH 会话	命令在连接的远端主机执行	主机名、用户名和远端目录

PowerShell 中的 ls、cp、rm 可能是 cmdlet 的别名，不接受一整套 GNU 参数。本文使用 Get-ChildItem 等全名。在 Linux 中，$SHELL 常表示登录 Shell 配置，不足以证明当前解释器一定是 Bash，应结合版本和进程判断。

Windows 本地 · PowerShell 7：

$PSVersionTable.PSVersion
Get-Location
Get-Command Get-ChildItem
Get-Help Copy-Item -Examples

Linux 本地或远端 · Bash：

printf '%s\n' "$BASH_VERSION"
hostname
whoami
pwd
type -a ls
man cp

man 中按 / 搜索、按 q 退出。Windows 帮助未完整安装时，可查阅 Microsoft Learn。代码块不包含提示符，出现的 # 是注释；不要复制提示符中的用户名、机器名或 $。

2. 路径与目录

工作目录与路径解析

相对路径以当前工作目录为起点。data/input.txt 并不固定指向某一文件；切换目录后，它可能指向另一文件或不存在。绝对路径携带完整位置，但 Windows 的 C:\... 不能直接作为 Linux 服务器路径。

. 表示当前目录，.. 表示父目录。Bash 的 ~ 在适当位置展开为主目录；PowerShell 可通过 $HOME 得到个人主目录。含空格的路径应作为一个参数传入，使用引号保护。

练习使用个人主目录下的 terminal-lab，初次执行前确认该目录不存在。若有同名项目，选择另一个空目录，并在后续步骤始终使用同一路径。

Windows 本地 · PowerShell 7：

$labRoot = Join-Path $HOME 'terminal-lab'
if (Test-Path -LiteralPath $labRoot) { throw '练习目录已存在，请另选空目录' }
New-Item -ItemType Directory -Path $labRoot
Set-Location -LiteralPath $labRoot
New-Item -ItemType Directory -Path data, logs, backup, 'notes with spaces'
Get-Location
Get-ChildItem -Force

Linux · Bash：

lab_root="$HOME/terminal-lab"
if test -e "$lab_root"; then printf '练习目录已存在\n' >&2; exit 1; fi
mkdir -- "$lab_root"
cd -- "$lab_root"
mkdir data logs backup 'notes with spaces'
pwd
ls -la

Bash 的 exit 会结束当前 Shell，因此也可把检查部分保存成脚本执行。目录建立后，所有连续步骤均在项目根目录运行。进入空格目录分别用 Set-Location -LiteralPath 'notes with spaces' 与 cd -- 'notes with spaces'，再用对应切换命令返回 ..。

输入文件与字节约定

创建三行 ASCII 文本，UTF-8 编码、无 BOM，每行以 LF 结束。特意约定字节格式，是为了使两端校验和可直接比较；它不是所有文本文件的通用要求。

# Windows 本地 · PowerShell 7，terminal-lab 根目录
$text = "sample_id,value`ns01,10`ns02,20`n"
$path = Join-Path (Get-Location).Path 'data/input.txt'
[IO.File]::WriteAllText($path, $text, [Text.UTF8Encoding]::new($false))
Get-Content -LiteralPath $path -Encoding utf8

# Linux · Bash，terminal-lab 根目录
printf 'sample_id,value\ns01,10\ns02,20\n' > data/input.txt
cat data/input.txt

两端应看到表头和两条记录，共三行。写入已有同名文件会覆盖原内容；这里的前提是新建空目录。真实实验中，应先确定文件是否已经存在。

3. 文件操作与影响范围

副本与完整性检查

复制生成副本，移动改变位置，重命名改变名称。复制成功并不自动证明字节完整，应核对目标文件，再比较校验和。

# Windows 本地 · PowerShell 7
Copy-Item -LiteralPath 'data/input.txt' -Destination 'backup/input.txt'
Get-FileHash -LiteralPath 'data/input.txt', 'backup/input.txt' -Algorithm SHA256
Copy-Item -LiteralPath 'backup/input.txt' -Destination 'backup/input-renamed.txt'
Move-Item -LiteralPath 'backup/input-renamed.txt' -Destination 'backup/archived.txt'
Get-ChildItem -LiteralPath backup

# Linux · Bash
cp -i -- data/input.txt backup/input.txt
sha256sum data/input.txt backup/input.txt
cp -i -- backup/input.txt backup/input-renamed.txt
mv -i -- backup/input-renamed.txt backup/archived.txt
ls -l backup

第一次复制后，两个哈希应相同；最后应存在 backup/input.txt 和 backup/archived.txt。cp -i、mv -i 在目标已存在时询问覆盖。目录复制与属性保留需另查 cp -r、cp -a，不能认为普通复制保留了全部访问控制信息。

删除目标与预览

删除实验只处理刚生成的 backup/archived.txt，原始输入和备份保留。

# Windows 本地 · PowerShell 7，仍在项目根目录
$deleteTarget = (Resolve-Path -LiteralPath 'backup/archived.txt').Path
Get-Item -LiteralPath $deleteTarget
Remove-Item -LiteralPath $deleteTarget -WhatIf
Remove-Item -LiteralPath $deleteTarget
Test-Path -LiteralPath $deleteTarget

# Linux · Bash，仍在项目根目录
pwd
ls -l -- backup/archived.txt
rm -i -- backup/archived.txt
test ! -e backup/archived.txt && printf '已删除练习副本\n'

PowerShell 最后应输出 False。-WhatIf 是支持该机制的 cmdlet 的预览，并不锁定文件系统；预览后目标仍可能变化。Bash 中 -- 结束选项解析，可保护以连字符开头的文件名。

递归删除还会影响全部后代文件。清理整个练习目录时，应先解析完整目标，核对它位于预期练习父目录中并列出内容，再执行明确的删除命令。空变量检查只能避免部分错误，不能证明路径正确。终端删除通常不进入回收站，覆盖也没有普遍适用的撤销功能；唯一副本不应参与清理练习。

4. 文本查看与检索

文件长度与读取方式

短文件可直接读取，长文件应分页或查看局部。Linux 的 less data/input.txt 可以滚动与搜索；head -n 5、tail -n 5 查看开头和结尾。日志追踪用 tail -f logs/run.log，按 Ctrl+C 停止查看；停止查看不等于停止写日志的程序。

# Windows 本地 · PowerShell 7
Get-Content -LiteralPath 'data/input.txt' -Encoding utf8 -TotalCount 5
Get-Content -LiteralPath 'data/input.txt' -Encoding utf8 -Tail 5
# 仅在日志存在且正在增长时使用：
# Get-Content -LiteralPath 'logs/run.log' -Encoding utf8 -Wait

编辑可使用已有编辑器。Linux 的 nano 通常更容易入门；Vim 中 i 进入插入模式，Esc 返回普通模式，:wq 保存退出，:q! 放弃当前未保存修改。不要为了查看内容误进入编辑并覆盖文件。

名称查找与内容查找

按名称找文件回答文件在哪里，按内容找文本回答哪一行含有目标。

# Windows 本地 · PowerShell 7
Get-ChildItem -LiteralPath data -File -Recurse -Filter '*.txt'
Select-String -LiteralPath 'data/input.txt' -Pattern 's02,20' -SimpleMatch

# Linux · Bash
find data -type f -name '*.txt'
grep -nF -- 's02,20' data/input.txt

匹配应位于第 3 行。find 的模式加引号，避免 Shell 提前展开；-F、-SimpleMatch 表示字面匹配。

安装 ripgrep 后，两端均可用 rg -n -F 's02,20' data 与 rg --files data。rg 默认跳过隐藏文件和被忽略文件，结果为空也可能是范围问题；必要时针对性使用 --hidden 或 --no-ignore。它不是系统必然自带的工具，“找不到 rg”不能证明文件不存在。

5. 用户、权限与访问

Linux 的 r、w、x 对文件分别表示读取、写入和执行；对目录则关系到列出、增删目录项和路径遍历。删除文件还受父目录权限、粘滞位和 ACL 等影响，不由文件自身写权限单独决定。

whoami
id
ls -ld . data
ls -l data/input.txt

普通文本不需要执行权限。对于可信且可读的 Bash 脚本，bash scripts/run.sh 由解释器读取文件；./scripts/run.sh 还需要执行权限、合适的 shebang 和挂载条件。必要时仅对该脚本使用 chmod u+x scripts/run.sh，不要用 chmod -R 777 清除权限边界。

Windows 用 whoami 与 Get-Acl -LiteralPath 'data/input.txt' 核对账户和访问控制。.ps1 执行还涉及执行策略，与文件 ACL 不同。拒绝访问时先确认目标路径、所有者、权限与组织策略，不把管理员模式作为第一步。

6. 编码与换行

编码决定字节如何解释为字符，换行决定行尾字节，终端显示又受终端与程序输出设置影响。三者应分开检查。两个文件看起来一样，仍可能因 BOM 或 LF/CRLF 不同而哈希不同。

PowerShell 7 文本输出通常采用 UTF-8 无 BOM；Windows PowerShell 5.1 的 Out-File、> 常产生 UTF-16LE，-Encoding UTF8 通常带 BOM。本文的显式 .NET 写入避免默认编码差异。外部程序输出编码仍需单独核对，改变控制台代码页不等于转换已有文件。

查看字节可用 Format-Hex -LiteralPath 'data/input.txt'；Linux 用 od -An -tx1 data/input.txt。本例行尾应是 0a，不含 0d 0a；UTF-8 BOM 是 ef bb bf。file data/input.txt 提供检测线索，推断编码不是严格证明。

下面是独立的脚本换行实验，需已安装 Python 3。先创建 scripts/，保存为 scripts/fix_newlines.py；Windows 用 python、Linux 用 python3 从项目根目录执行。它只产生练习文件，不改真实源码。

from pathlib import Path
source = Path("logs/crlf-demo.sh")
source.write_bytes(b"#!/usr/bin/env bash\r\nprintf 'hello\\n'\r\n")
# 保留原件，明确移除 CRLF 中的 CR；这里已知输入仅为 ASCII。
target = Path("logs/lf-demo.sh")
target.write_bytes(source.read_bytes().replace(b"\r\n", b"\n"))
print(source.read_bytes())
print(target.read_bytes())

Linux 运行 bash logs/lf-demo.sh 应输出 hello。CRLF 原件可能出现 $'\r'、解释器路径含 \r 等错误，症状取决于调用方式。未知编码文件应先按正确编码解码，再写出目标编码，不能用删字节的方法修复所有乱码。

7. 常见问题

症状	检查与判断依据	处理
找不到输入	当前目录、完整路径和文件名	用绝对路径确认，再修正相对路径
空格路径被拆开	是否作为单个参数传入	完整路径加引号，文件 cmdlet 优先用 `-LiteralPath`
PowerShell 的 `ls -lah` 报错	`Get-Command ls` 是否为别名	改用原生参数
哈希不同但内容相似	BOM、行尾、编码和末尾换行	区分字节一致与文本等价
权限不足	路径、账户、目录权限和执行方式	针对具体限制处理
中文显示错误	文件字节、解码与输出编码	保留原件，再修复对应环节

8. 命令速查

目标	Windows PowerShell	Linux Bash / 工具
定位	`Get-Location`、`Set-Location`	`pwd`、`cd`
列出	`Get-ChildItem -Force`	`ls -la`
创建目录	`New-Item -ItemType Directory`	`mkdir`
文件操作	`Copy-Item`、`Move-Item`、`Remove-Item`	`cp`、`mv`、`rm`
查看	`Get-Content`	`cat`、`less`、`head`、`tail`
检索	`Select-String -SimpleMatch`	`grep -nF`、`rg -nF`
字节校验	`Get-FileHash -Algorithm SHA256`	`sha256sum`
帮助	`Get-Help`、`Get-Command`	`man`、`type`、`--help`

两列对应目标，不承诺参数、权限保留或递归行为完全相同。

9. 实践练习

建立目录并写出三行输入。验收：当前位置为练习根目录，原件与副本 SHA-256 相同。
检索 s02,20。验收：来源为 data/input.txt、行号为 3；搜索副本时明确改变范围。
新建 CRLF 副本。验收：解释为何它与 LF 原件哈希不同，但解码后可文本等价。
删除指定副本。验收：执行前能指出完整目标，执行后原件与 backup/input.txt 仍存在。

Windows 文件操作在 PowerShell 7 中实测；Linux 原生命令和权限实验未在 Linux 主机执行。跨平台流程不以 Windows 成功代替 Linux 验证。

10. 旧章节入口

旧文管道、条件执行迁入第二篇，进程、资源和 SSH 迁入第四篇，排序与统计迁入第五篇。旧章节链接保留为定位入口，完整流程以对应专题为准。

11. 参考资料

下一篇：Shell 执行与脚本基础。