命令行

虽然图形界面能做的事情越来越多，但有很多高阶操作仍然需要使用命令行来解决。

本页面将简要介绍命令行的一些使用方法。

一些常用命令1

文件系统相关

先介绍文件系统里描述位置的两种方式，相对路径和绝对路径。

  • 相对路径：用相对当前路径的位置关系来描述位置。例如当前路径为 ~/folder，则 ./a.cpp 实际上指的就是 ~/folder/a.cpp 这个文件。随着当前路径的变化，相对路径描述的位置也可能发生改变。

  • 绝对路径：用完整的路径来描述位置。例如 ~/folder/a.cpp 就是一个绝对路径的例子。绝对路径描述的位置不随当前路径的变化而改变。

    Windows/Linux 用 . 代表当前目录，.. 代表当前目录的父目录。特别地，在 Linux 下，用 ~ 表示用户主目录（注意 ~ 由 shell 展开，因此在其他地方可能不可用）。

在 Windows/Linux 下，使用 cd <目录> 命令可以切换当前的目录。例如，cd folder 会切换到当前目录的 folder 子目录；cd .. 会切换到当前目录的父目录。

在 Windows 下，使用 dir 命令可以列出当前目录的文件列表。在 Linux 下，列出文件列表的命令是 ls。特别的，在 Windows Powershell 下，可以使用与 Linux 相同的 ls 命令。

在 Windows 下，使用 md <目录> 或者 mkdir <目录> 命令创建一个新目录，使用 rd <目录> 命令删除一个目录。在 Linux 下，这两个命令分别是 mkdir 和 rmdir。需要注意的是，使用 rd 或是 rmdir 删除一个目录前，这个目录必须是空的。如果想要删除非空目录（和该目录下的所有文件）的话，Linux 下可以执行 rm -r <目录> 命令，Windows 下可以执行 rd /s <目录> 命令。

重定向机制

我编译了一个程序，它从标准输入读入，并输出到标准输出。然而输入文件和输出文件都很大，这时候能不能想办法把输入重定向到指定的输入文件，输出重定向到指定的输出文件呢？

使用如下命令即可做到。

1
command < input > output

例如，./prog < 1.in > 1.out 这个命令就将让 prog 这个程序从当前目录下的 1.in 中读入数据，并将程序输出覆盖写入到 1.out。

Warning

1.out 原本的内容会被覆盖，如果想要在原输出文件末尾追加写入，请使用 >>，即 ./prog >> 1.out 的方式做输出重定向

事实上，大多数 OJ 都采用了这样的重定向机制。选手提交的程序采用标准输入输出，通过重定向机制，就可以让选手的程序从给定的输入文件读入数据，输出到指定的输出文件，再进行文件比较就可以评测了。

执行程序

对于一个可执行程序或是批处理脚本，只需在命令行里直接输入它的文件名即可执行它。

当然，执行一个文件时，命令行并不会把所有目录下的文件都找一遍。环境变量 PATH 描述了命令行搜索路径的范围，命令行会在 PATH 中的路径寻找目标文件。

对于 Windows 系统，当前目录也在命令行的默认搜索范围内。例如 Windows 系统中，输入 hello 命令就可以执行当前目录下的 hello.exe。但是在 PowerShell 中，PowerShell 默认不会从当前目录寻找可执行文件（这与在 Linux 的行为一致），因而在 PowerShell 中需要使用相对路径或绝对路径调用当前目录下的可执行文件，例如 .\hello.exe，否则，你将看到以下报错（以 cf-tool 的 cf.exe 为例）：

在 Linux 系统中，当前目录并不在命令行的默认搜索范围内，所以执行当前目录下的 hello 程序的命令就变成了 ./hello。

总结

上面介绍的用法只是命令行命令的一小部分，还有很多命令没有涉及到。在命令行里输入帮助命令 help，可以查询所有命令以及它们的用途。

下面给出 Windows 系统和 Linux 系统的命令对照表，以供参考。

分类 Windows 系统 Linux 系统
文件列表 dir ls
切换目录 cd cd
建立目录 md mkdir
删除目录 rd rmdir
比较文件 fc diff
复制文件 copy cp
移动文件 move mv
文件改名 ren mv
删除文件 del rm

使用命令行编译/调试

命令行编译

在命令行下输入 g++ a.cpp 就可以编译 a.cpp 这个文件了（Windows 系统需提前把编译器所在目录加入到 PATH 中）。

编译过程中可以加入一些编译选项：

  • -o <文件名>：指定编译器输出可执行文件的文件名。
  • -g：在编译时添加调试信息（使用 gdb 调试时需要）。
  • -Wall：显示所有编译警告信息。
  • -O1，-O2，-O3：对编译的程序进行优化，数字越大表示采用的优化手段越多（开启优化会影响使用 gdb 调试）。
  • -DDEBUG：在编译时定义 DEBUG 符号（符号可以随意更换，例如 -DONLINE_JUDGE 定义了 ONLINE_JUDGE 符号）。
  • -UDEBUG：在编译时取消定义 DEBUG 符号。
  • -lm，-lgmp: 链接某个库（此处是 math 和 gmp，具体使用的名字需查阅库文档，但一般与库名相同）。
Note

在 Linux 下，如使用了标准 C 库里的 math 库（math.h），则需在编译时添加 -lm 参数。2

命令行调试

在命令行下，最常用的调试工具是 gdb。

执行 gdb a 就可以调试 a 程序。

以下是几个 gdb 调试的常用命令（大多数命令可以缩写，用命令开头的若干个字母就可以代表该命令）：

  • list（l）：列出程序源代码，如 l main 指定列出 main 函数附近的若干行代码。
  • break（b）：设置断点，如 b main 表示在 main 函数处设置断点。
  • run（r）：运行程序直到程序结束运行或遇到断点。
  • continue（c）：在程序遇到断点后继续执行，直到程序结束运行或到达下一个断点。
  • next（n）：执行当前行语句，如果当前行有函数调用，则将其视为一个整体执行。
  • step（s）：执行当前行语句，如果当前行有函数调用，则进入该函数内部。
  • finish（fin）：继续执行至当前函数返回。
  • call：调用某个函数，例如：call f(2)（以参数 2 调用函数 f）。
  • quit（q）：退出 gdb。
  • display（disp）：指定程序暂停时显示的表达式。

  • print（p）：打印表达式的值。

    display 和 print 指令都支持控制输出格式，其方法是在命令后紧跟 / 与格式字符，例如 p/d test（按照十进制打印变量 test 的值）， 支持的格式字符有：

格式字符 对应格式
d 按十进制格式显示变量
x 按十六进制格式显示变量
a 按十六进制格式显示变量
t 按二进制格式显示变量
c 按字符格式显示变量
f 按浮点数格式显示变量
u 按十进制格式显示无符号整型
o 按八进制格式显示变量

命令行使用技巧

自动补全

补全是 Shell 提供的基本功能之一，主要用于减少命令行使用中的输入量和 typo 概率。

一般情况下，使用补全的快捷键一般是Tab，按下后 Shell 会根据已输入的字符补全信息。

不同的 Shell 提供了能力不尽相同的补全能力。

以下是常见 Shell 的补全能力3：

Shell 补全能力（补全范围）
cmd (Windows 的传统控制台） 文件路径
PowerShell 文件路径、PATH 中的命令名、内建命令名、函数名、命令参数，支持模糊匹配，自动纠错
Bash 文件路径、PATH 中的命令名、内建命令名、函数名、命令参数
Zsh 文件路径、PATH 中的命令名、内建命令名、函数名、命令参数，支持模糊匹配，自动纠错和建议
Fish 文件路径、PATH 中的命令名、内建命令名、函数名、命令参数，支持模糊匹配，补全时可显示参数功能，自动纠错和建议
Note

PowerShell 的部分功能需要 PSReadline Module 载入或者位于 PowerShell ISE 中。
Bash 的补全功能一般需要一个名为 bash-completions 的包才能获得完整功能，部分软件的补全文件由软件包自带。
Zsh 完整的补全功能需要配合用户预定义的文件（一般随 Zsh 包或对应软件包安装）。
Fish 在默认配置下提供良好完整的补全功能，但仍有部分官方未覆盖到的软件的补全文件由软件自行提供。

帮助文档

一般来说，命令行下的程序都附有“帮助”，Windows 下一般使用 command /? 或者 command -? 获取，Unix-like（例如 Linux) 上一般使用 command --help 获取（但是 BSD 下的“帮助”往往过分简略而难以使用）。

此外，在 Unix-like 系统上，还有可通过 man command 获取的“手册”(manual)，相比“帮助”一般更为详细。

built-in time 和 GNU time

测试程序运行时间时，我们通常可以使用 time 命令。

但是这个命令实际上在系统中有两个对应的命令：一个是部分 Shell（例如 Bash）内建的命令，一个是 GNU time（是一个单独的软件）。这两个之间存在一些差异。

一般在 Bash 中直接使用 time 调用的是 Bash 内建的版本，我们可以使用 TIMEFORMAT 环境变量控制其输出格式，例如将其设为 %3lR 即可输出三位精度的实际运行时间，%3lU 即可输出三位精度的用户空间运行时间。4

如果想要调用 GNU 版本的 time，则需使用 \time 或者 /usr/bin/time 调用，但是它的输出格式并不易读，我们可以附加 -p 参数（即为 \time -p）来获得易读的输出。

参考资料与注释

  1. 刘汝佳《算法竞赛入门经典（第 2 版）》附录 A 开发环境与方法 ↩

  2. Comparison_of_command_shells#Interactive_features ↩

  3. https://unix.stackexchange.com/a/70655 ↩

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