На Рис. 1-10 среди аргументов, указанных в командной строке, присутствует «-l» («эль»). Аргумент, начинающийся с дефиса, называется ключом команды. Большинство стандартных команд могут применяться с ключами, модифицирующими их действие. Аргумент, не являющийся ключом, называется операндом.

Рис. 1-10

Ключ «-l» задает «длинный» формат вывода команды. Перед списком файлов выводится строка с количеством блоков (обычно 512-байтных), занимаемых перечисленными файлами. Файлу соответствует при этом строка-список из семи полей (они разделены символом табуляции, отображаемым при выводе на экран пробелом или серией пробелов), перечисленных в таблице на Рис. 1-11.

Рис. 1-11

Поле «размер» – это размер или длина файла в байтах. Алиса лишь создала файл, но ничего не записала в него; такой файл имеет нулевую длину и называется пустым файлом.

Тем не менее, у него есть все атрибуты файла, включая время последней модификации (в данном случае «последней модификацией» явилось само создание файла) и собственно имя.

Удалить существующий файл можно командой «rm» с именем файла в качестве аргумента (Рис. 1-12).

Рис. 1-12

Каталоги

Если команда «ls» подается без операндов (т.е. если она подана без аргументов вообще или только с аргументами-ключами), результатом станет вывод списка имен всех файлов в текущем каталоге (Рис. 1-13).

Рис. 1-13

Дело в том, что в виде файлов хранится вся информация в системе – все программы, данные, необходимые для их работы, данные пользователей (включая тексты, изображения, звук), и даже, как правило, само ядро ОС. В минималистической встроенной системе файлов может быть сотни, в типичной настольной системе – тысячи, на сервере, обслуживающем многих пользователей – десятки, сотни тысяч или даже миллионы.

Файлы организуются в файловую структуру, задающую их логическое расположение. Файловая структура открытых ОС является иерархической: файлы содержатся в особых файлах – каталогах, каталоги, в свою очередь, могут содержаться в других каталогах и т.д. Вершиной файловой структуры служит каталог «/», называемый корневым каталогом файловой структуры.

В открытых ОС логическая файловая структура независима от физического размещения файлов на дисках или других носителях. Соответствие физического носителя или его части (раздела жесткого диска) фрагменту файловой структуры системы устанавливается в ходе монтирования этого носителя.

Несъемные носители (например, жесткие магнитные диски), как правило, монтируются в ходе загрузки ОС по предзаданному сценарию, а демонтируются, соответственно, в ходе разгрузки. Съемные носители должны монтироваться после их установки в привод и демонтироваться перед физическим снятием. Монтирование носителя – административная процедура, но на настольных машинах монтирование съемных носителей, как правило, делегируется пользователю, а некоторые современные ОС (в частности, «ГНУ/Линукс») позволяют его автоматизировать.

Рис. 1-14

Файловую структуру можно представить в виде дерева с корнем в корневом каталоге и вершинами во вложенных каталогах. На рис. 1-14 пример такого дерева изображен в частично развернутом виде.

Созданный Алисой файл «1й_файл», так же, как и каталог «tmp/», который выше Алиса наблюдала в выводе команды «ls», поданной без параметров, находятся в каталоге «alice/», который, в свою очередь, находится в каталоге «home/», находящемся в корневом каталоге файловой структуры. Знак «косая черта» («/», часто читается «слэш») завершает имя каталога при указании полного или относительного имени файла.

В выводе команды «ls -l» файлы-каталоги отличаются от обычных файлов тем, что в первой позиции поля «тип файла и права доступа» стоит буква «d». Тип обычного файла обозначается символом дефиса («-»).

Полное (или абсолютное) имя файла однозначно идентифицирует конкретный файл в системе. Краткое имя однозначно идентифицирует файл лишь в отдельном каталоге. В вышеприведенном примере каталоги «/bin/tmp/» и «/home/alice/tmp/» имеют совпадающие краткие имена, но различные пути к ним (путем называется часть полного имени, исключающая краткое имя); соответственно, различаются и их полные имена.

Полное (абсолютное) имя в документации и литературе всегда указывается с ведущим слэшем (т.е. начинается с «/»); таким же образом его следует указывать и в качестве аргумента команд ОС.

Ранее, когда Алиса знакомилась с командами «ls», «touch», «rm», она указывала имя файла «1й_файл» без ведущего слэша (и без указания каталога вообще). Такое именование называется относительным. При относительном указании имени файла путь к нему указывается относительно текущего каталога. Текущий (рабочий) каталог оболочки определен в каждый момент времени (при вводе каждой команды).

При регистрации пользователя текущим становится домашний каталог пользователя, определенный администратором при создании учетной записи этого пользователя. Обычно домашние каталоги пользователей создаются в каталоге «/home/» с именами, совпадающими с регистрационными именами пользователей. Для пользовательницы Алисы, таким образом, домашним будет каталог «/home/alice/» (см. соответствующую вершину дерева файловой структуры, изображенной на рис. выше). Узнать свой домашний каталог пользователь может в любой момент, подав команду «echo ~» (описание команды «echo» см. в Справочных материалах).

В простейшем случае относительное имя файла совпадает с его кратким именем. В примерах с командами «ls», «touch», «rm» выше все имена указывали на файлы в текущем каталоге, которым был домашний каталог Алисы (полное имя этого каталога «/home/alice/»), поэтому выводилась информация о файлах, создавался файл и удалялся файл в этом каталоге.

Отдельный пользователь, в зависимости от цели, с которой он пользуется системой, может работать с десятками, сотнями, тысячами и более файлов. Держать их все в рабочем каталоге неудобно, поскольку пришлось бы придумывать и применять весьма сложные системы их именования. Разумнее рассредоточить их по каталогам, вложенным в свой рабочий каталог.

Создать каталог можно, командой «mkdir», а удалить пустой (не содержащий файлов) каталог – командой «rmdir» («mkdir» – это сокращение от англ. словосочетания «make directory» («создать каталог»), а «rmdir» – от «remove directory» («удалить каталог»)) с именем каталога в качестве параметра (Рис. 1-15).

Рис. 1-15

Сделать каталог текущим можно, командой «cd» (сокращение от англ. словосочетания «change directory» («сменить каталог»)) с именем каталога в качестве параметра (Рис. 1-16).

Рис. 1-16

Обратите внимание, что, после того, как Алиса сменила текущий каталог, его краткое имя появилось в ее подсказке. В вашей системе это может быть и не так, но узнать полное имя текущего каталога можно в любой момент, подав команду «pwd» без параметров.

Вместо «текущий каталог в настоящий момент соответствует такому-то» часто говорят «оболочка (или даже пользователь) находится в таком-то каталоге», а вместо «сменить текущий каталог на такой-то» – «перейти в такой-то каталог».

Подавая команду перехода в каталог, Алиса использовала его относительное имя, совпадающее в данным случае с его кратким именем. Но она могла указать и его полное имя.

Вернуться обратно (т.е. сменить текущий каталог снова на «/home/alice/») она может, указав его полное имя. На самом деле, есть способ проще. «Подняться» на одну ступень по иерархии каталогов можно, использовав специальное имя каталога «..», содержащееся в любом каталоге. Выше Алиса не видела его в списках файлов, выводившихся по команде «ls», поскольку это имя начинается с точки и, соответственно, файл является «скрытым». Увидеть имена скрытых (наряду с прочими) файлов можно командой «ls -a» (Рис. 1-17).

Рис. 1-17

В данном случае «пустой» каталог содержит два файла-каталога «.» и «..», первый из которых является самим каталогом, в котором он содержится, а второй – каталогом на ступень выше в иерархии. Обратите внимание, что два ключа (например, «-a» и «-l») можно указать и в сокращенной форме – дефис и следующие за ним буквы ключей без пробела (в данном случае, «-al»).

И, наконец, перейти в домашний каталог из любой вершины в файловой структуре можно командой «cd» без параметров.

Копирование, перемещение, переименование файлов

Командой «cp» можно скопировать файлы, командой «mv» – переименовать (переместить) их. Обе эти команды имеют два отличающихся по семантике варианта.

1) Если последним операндом является имя существующего каталога, то файлы, имена которых указаны в качестве предшествующих операндов, копируются или перемещаются в этот каталог.

2) Если последним операндом является имя обычного файла, то файл, имя которого указано в качестве предшествовавшего операнда, копируется или переименовывается в этот файл.

Указание в этих командах единственного операнда, а также указание более двух операндов в случае, если последний из них не является именем существующего каталога – ошибка.

Рис. 1-18

Приведенный на Рис. 1-18 пример демонстрирует действие команд «cp» и «mv».

Чтобы избежать случайного удаления файлов в случае, если при копировании или перемещении файлов имена копируемых или переименовываемых файлов совпадают с именами существующих, можно использовать ключ «-i» (Рис. 1-19).

Рис. 1-19

Генерация имен файлов

В качестве операндов чаще всего выступают имена файлов, и во многих случаях операцию желательно выполнить не над одним, а над целым списком файлов. Стандартная оболочка реализует особый механизм для указания списков имен файлов, если эти имена формально-синтаксически схожи (начинаются с одной буквы, заканчиваются одним расширением и т.п.). Этот механизм называется «глоббингом», генерацией имен файлов или раскрытием метасимволов в именах. Он заимствован и многими альтернативными системами, но в отличие от большинства из них, в открытых системах раскрытие метасимвола осуществляется оболочкой, а не командой.

Вопросительный знак («?») соответствует любому одному символу в имени файла. Если у нас в каталоге присутствуют файлы «a1», «a2», «a3», «b1», «b2», «b3», «aa1», шаблон имени (метаимя) «a?» раскроется в список «a1 a2 a3», а шаблон «?1» – в «a1 b1».

Звездочка (астериск, «*») соответствует последовательности из нуля или большего количества любых символов. В том же каталоге «a*» раскроется в список «a1 a2 a3 aa1», а «*1» – в «a1 b1 aa1».

Метаконструкция из последовательности символов, заключенных в квадратные скобки («[» и «]»), соответствует любому одному символу из этой последовательности. В том же каталоге «[abc]2» раскроется в список «a2 b2».

В квадратных скобках могут содержаться диапазоны, разделенные дефисом («-»). Они означают любой символ, входящий в этот диапазон с учетом алфавитного порядка следования символов. В нашем каталоге «[a-c]3» раскроется в «a3 b3».

Список может быть предварен знаком отрицания (сиркумфлекс, «^»), в этом случае он означает любой символ, не входящий в список. Если в шаблон нужно буквально включить символ «-», его следует поставить на первое или последнее место, а «^» – на любое место, кроме первого.

Конструкция в квадратных скобках может быть сколь угодно сложной (например, «[a-ckw-z]» означает «любой символ с “a” по “c”, или “k”, или с “w” по “z”»), и она всегда соответствует одному символу в раскрываемых именах.

Вопросительные знаки, звездочки и квадратно-скобочные конструкции могут произвольно сочетаться. Список всегда раскрывается в алфавитном порядке.

Рис. 1-20

В примере на Рис. 1-20 Алиса создает каталог с перечисленными выше файлами и получает списки файлов, соответствующих некоторым из перечисленных шаблонов.

Еще одним полезным метасимволом является тильда («~»), выступающая в качестве такового только в случае, когда стоит первой в аргументе. Отдельная тильда раскрывается в полное имя домашнего каталога текущего пользователя. Тильда, за которой следует (без пробела) регистрационное имя пользователя, раскрывается в полное имя его домашнего каталога. Если оболочке не удается раскрыть метасимвол, он передается команде в буквальном виде (Рис. 1-21).

Рис. 1-21

Экранирование специальных символов

Специальное значение символов «?», «*», «[», «]», «~» при указании имен файлов и является причиной, по которой их (а также другие символы, имеющие специальное значение для оболочки) не рекомендуется вводить в имена файлов. Однако пользователь может столкнуться с ситуацией, в которой ему все же нужно выполнить некоторые действия с файлом, чье имя содержит такие символы.

Алиса перенесла в каталог «Старые_файлы/» файл «Домашняя страница[13].htm» из системы, которой ранее пользовалась.

Как ей к нему обратиться? Буквальное указание в командной строке цепочки символов, совпадающей с именем файла, очевидно, не приведет к разумному результату, поскольку будет интерпретировано как список, состоящий из имени «Домашняя» и шаблона «страница[13].htm» (которому могут соответствовать файлы «страница1.htm» и «страница3.htm»).

Рис. 1-22

В лучшем случае эти файлы не будут найдены (Рис. 1-22), в худшем будут найдены другие файлы, чьи названия случайно совпадут с элементами невольно введенного «списка» или результатами раскрытия «шаблона».

Чтобы указать в командной строке файл, чье имя содержит специальные символы, эти символы необходимо экранировать, т.е. «защитить» от раскрытия. Экранировать отдельный символ можно, поставив перед ними символ обратной косой черты («\», «бэкслэш»). Цепочка «Домашняя\ страница\[13\].htm» раскрывается в цепочку «Домашняя страница[13].htm» (Рис. 1-23).

Рис. 1-23

Экранировать бэкслэшем можно любой специальный символ. Если необходимо, чтобы в цепочке был раскрыт сам символ «\», он также экранируется.

[alice@wonderland Старые_файлы]$ echo Cпециальные символы в шаблонах – это вопросительный знак \?, звездочка \*, квадратные скобки \[ и \]. Их можно экранировать обратной косой чертой \\

Cпециальные символы в шаблонах – это вопросительный знак ?, звездочка *, квадратные скобки [ и ]. Их можно экранировать обратной косой чертой \

Рис. 1-24

Другой способ экранировать специальные символы от интерпретации как шаблонных – заключить имя файла целиком в апострофы («'») или кавычки («"»).

Рис. 1-25

Экранирование апострофами несколько отличается от экранирования кавычками, но эти отличия мы обсудим позже.

Хотя используя экранирование можно создавать, перемещать и копировать, уничтожать файлы, имена которых состоят практически из любых символов, включать специальные (как шаблонные, так и прочие) символы в имена файлов крайне не рекомендуется, так как это заметно повышает вероятность ошибки при вводе.

Оболочка не придает никакого особого значения точке в имени файла (кроме случаев, когда имя начинается с точки), и «расширение имени файла» – это лишь интерпретация пользователя (и, возможно, некоторых программ). Поэтому в отличие от ряда альтернативных систем шаблон «*.» означает не «все файлы с именами без расширений» (как в «РСЭКС-11» или «МС-ДОС»), но буквально «все файлы с именами, заканчивающимися на точку».

Перенаправление ввода-вывода

Команды «cp», «ls», «mkdir», «mv», «rm», «rmdir», «touch», с помощью которых Алиса манипулировала файлами в примерах выше, обычно относят к «файловым утилитам». Все они позволяют манипулировать файлом (копировать, выводить информацию о нем, переименовывать или перемещать, создавать) как единым целым. Любые действия файловых утилит совершенно безразличны к содержимому файлов.

Команда «cat» обычно относится к «текстовым утилитам». Строго говоря, она может обрабатывать и двоичные файлы, но применительно к ним, как правило, операция объединения (а именно объединение содержимого нескольких файлов в один и является «титульной» функцией этой команды, название которой представляет собой сокращение от английского «(con)catenate» – «(кон)катенировать», «сцеплять») бессмысленна.

Рис. 1-26

Введя команду «cat» без аргументов (Рис. 1-26), Алиса сталкивается с новой для себя ситуацией: ее подача не приводит ни к какому видимому результату, никакого вывода на экране не появляется, но и подсказки, которая была бы знаком успешного завершения команды, тоже нет. Дело в том, что команда «cat», в отличие от ранее рассмотренных, не только выводит, но и вводит данные.

Вводя произвольные строки22 (Рис. 1-27), Алиса обнаруживает, что каждая введенная ею строка после нажатия Enter вновь выводится на терминал. Команда «cat», поданная без аргумента, копирует содержимое ввода в вывод построчно23.

Закончить ввод можно, введя в начале очередной строки символ конца файла Control-D. Ввод этого символа приводит к немедленному завершению ввода, т.е. символ завершения строки уже не ожидается, а сам символ не отображается при вводе.