Linux 基础（三）：常用的文件操作指令
上一篇我们围绕 Linux 的目录操作展开，介绍了 pwd、ls、cd、mkdir、touch、rmdir、rm、cp、mv 等指令，按照“指令名称、指令原意、指令功能、语法格式、执行权限”五要素逐一拆解，掌握了目录的创建、切换、罗列、删除、移动与重命名。
本篇将把视角从目录转向普通文件，聚焦文件内容的查看、写入、搜索，以及文件的定位。涵盖 cat、more、less、head、tail、echo、grep、find、locate、which 等指令，同样沿用五要素的讲解规范，并结合实际场景对比不同指令的优缺点。
一、目录与文件
1.1 目录的本质
Linux 中的目录就是我们熟悉的 Windows 里的文件夹，用来组织和管理系统中的各种资源
但是我们在理解目录/文件夹的过程中往往存在着一个认知失误：将文件存放在目录中的过程理解为类似于物理上的”装进去，事实上目录/文件夹的工作原理并不是这样的。
目录里存的其实是一张由 “目录项 (directory entry)” 组成的表。每个目录项都记录着一个文件名和它对应的 inode号
inode，全称Index Node（索引节点），可以理解为系统给每个文件分配的“唯一工号”，它包含着文件的大小、权限、所有者、时间戳以及数据在磁盘上的位置，唯独不存文件名。
当你查看某个文件时，系统实际上完成了两步的工作：第一步是在目录这张登记表里检索匹配的文件名，拿到对应的 inode 号；第二步则是用这个 inode 号去磁盘上获取此文件的属性信息和数据存放位置，最后把内容读出来。
所以把文件“放入”目录，并不是物理上把它装了进去，而是在目录这张登记表上添了一行记录。移动文件也同样，只是在不同目录的登记表之间做删改，文件数据本身并没有被搬动。
1.2 目录与文件的关系
Linux 系统最大的特点在于“一切皆文件”，目录当然也不例外。可以把目录理解为一种特殊的文件。
只不过它和普通文件存储的内容不同：普通文件直接存储用户写入的数据，比如文字、代码或二进制内容；而目录文件存储的是目录项，也就是“文件名 → inode 号”的映射关系，并不直接存放用户数据。
1.3 文件的定义于操作概览
文件的定义：文件时存储在外存储器上的数据的集合（本质就是数据的集合）
文件的操作：
下文将从这五类操作切入，分别介绍各自常用的指令与用法。
二、读取文件
1）cat
示例
借助图形化界面可以看到/proc/couinfo文件打开后的内容如图
上图为使用’cat /proc/cpuinfo指令读取文件内容的界面，可以发现显示内容多少取决于页面字体大小，字体较大的情况可能只显示下半部分，在文件内容跟较多的情况下不容易分辨是否显示完全
上图为加入选项-n使用cat指令读取cpuinfo文件的内容
发现可以成功显示行号，但是依然是一次性将全部内容输出到终端，由于文件比较长，终端界面自动显示最后的部分
这也就是cat指令的局限性
2）more
示例
上图为使用more指令读取问价cpuinfo的用法示例
使用指令后出现上图界面，当页直接从第一行开始展示，后续按回车可以按行向下翻（在阅读过程中也能使用空格键向下翻动一页或者按Q/q键直接退出阅读），继续查看后续内容直至完成会出现正常命令行
如上图出现命令行说明正文全部阅读完毕
对内容比较少的文件，可以直接显示完整，对于比较长的文件more指令也能保证完整的读完所有文件内容
more与cat指令的对比：more指令修复cat指令的不足，可以通过翻页或翻行的方式展示文件的所有内容，如果已经通过翻页查看到所需内容，也支持直接按q退出展示模式/阅读模式，返回命令行。
但是他的翻页与换行只支持向下进行，不能向上翻页，也就是不支持回看文件的内容
3）less
示例
上图为使用‘less /proc/cpuinfo’之后进入的全屏交互的浏览模式，可以以通过前面提到的按键进行翻页，但是内容展示结束之后不会直接出现命令行（如下图）
只能通过按下q手动退出阅读模式，这样直接使用指令也无法判定当前的浏览进度
故而引出-m选项协助我们查看阅读进度
（上图展示了less指令和结合-m选项之后的less指令，与前面介绍的 cat 等指令不同，less 采用的是全屏交互模式，文件内容并不会直接“打印”到终端的输出流中。因此连续执行两条指令时，它们的提示符和输出能够紧密衔接，不会被大段的文件正文隔开）
使用-m选项后可以显示当前的浏览进度（最下方的百分比）
上述三种读文件的指令（cat，more，less）各有优缺点。实际使用时的建议是：先用cat -n 查看文件，观察是否从第一行开始完整显示。如果内容被截断，再换用 more 或 less。
不过，这三个指令做的都是获取文件的全部内容。有些时候，我们关心的数据可能只集中在文件头部或末尾，真正需要的不是全文，而是部分内容。那这种情况该怎么处理呢？
这将用到后续的指令
4）head
示例
直接使用head指令不使用选项将默认显示前十行
使用选项-数字n之后仅显示前n行（使用-n 数字也可达到同样的效果，但是别输错）
使用-n 数字的时候-与n之间没有空格！否则会进入等待输入状态如下图（可以按下Ctrl+C退出此状态）
5）tail
示例
直接使用tail指令不使用选项将默认显示末尾十行
使用选项-数字（或-n 数字）之后仅显示末尾n行
但是这里只有两行信息，是因为这个文件在最后一段信息结束后，还有一个空行（即一个只包含换行符的行），在文本文件的定义里，空行也算作一行，因为它同样以换行符结尾，只是没有可见信息而已。
三、向文件内写入数据
向文件中写入数据，通常无法仅靠一条系统指令直接完成，还需要借助一些特殊的符号。除了之前学过的指令基本格式，这些符号叫什么、怎么用，是我们接下来要弄清楚的问题。
1）输出重定向符：> 与 >>
示例
如图，使用ls new > files1后，ls指令原本会显示在屏幕上的目录列表被写入了files1文件中，终端上不再有输出，而读取files1文件即可看到 ls的结果。
同时使用输出重定向符>与>>后可以发现前者是覆盖写入，也就是写入的同时清楚了原本的内容，而后者是追加写入，保留原内容
那如果想写入一段自己指定的文本内容，该怎么办？这就需要用到 echo 指令来配合。
2）辅助指令 echo
示例
使用 echo 时，建议用单引号把要输出的内容括起来。虽然不加引号原则上也能执行，但加上单引号可以避免特殊字符被 Shell 意外解释，属于更规范的写法。
结合重定向符使用即可实现写入指定内容。
这里依然需要注意两个符号的区别：>是覆盖写入,>> 是追加写入
另外，如果指定的目标文件不存在，使用 > 或 >> 时都会 自动创建该文件。也就是说，写入操作本身不受文件是否已存在的限制。例如当前目录下原本没有Non文件，直接使用 echo ‘string’ > Non就会在写入内容的同时自动创建这个文件。
3）管道符 |
示例
此处示例中 grep ‘file’ 的作用是从前一条命令的输出结果中筛出包含 file 的内容，关于grep的详细用法会在下一部分展开。
管道符的实用之处在于，它能把前一个命令的输出直接“递”给后一个命令继续处理，省去了生成中间文件的麻烦。这种“输出即输入”的模式，在 面对大量数据、需要边筛选边处理的场景下尤为高效。
四、文件内容搜索
1）grep
示例
单纯使用 grep 能帮我们确认文件中存在目标数据，但还无法显示这些数据在文件中的具体定位。
加上-n选项后，就能在输出结果的同时显示每一行对应的行号，方便快速定位
2）行首匹配^和行尾匹配$
行首匹配和行尾匹配并 不是独立的指令，而是配合 grep 使用的匹配符号。
示例
行首匹配时使用^，放在字符串前面，表示匹配以该字符串开头的行；行尾匹配时使用$，放在字符串后面，表示匹配以该字符串结尾的行。
结合这两个匹配符号，我们可以更精准地定位文件中的特定内容。
五、文件查找与定位
对普通文件的操作，除了读和写，还有编辑和定位。其中，文件内编辑（如在文件中删除、插入内容）借助系统指令很难高效完成，通常需要使用专门的编辑工具，这部分内容我们留到下一节专题再展开。
而很多文件操作的参数本身就是文件路径，因此在操作前，得先在系统中找到目标文件——这就要用到文件定位相关的指令了。
1）find
开始位置需要用户大致知道文件所在的目录。理论上直接写成 find / 从根目录搜也可以，但这样会扫描整个磁盘，过程堪比全盘杀毒，效率极低。因此需要指定一个尽量缩小的起始目录，这就要求使用者对系统的目录结构有一定了解。如果起始位置给错了，要么找不到文件，要么搜索过程相当漫长。
常用选项与示例1
-name：按文件名查找
-i：忽略大小写按文件名查找
参数为文件名，如图就是在家目录下寻找名为linux的文件。
配合 -i 可以忽略大小写，-i 通常与 -name 连用，简写为 -iname（注意不可写成 -namei），即忽略大小写按文件名定位，故这次检索还能找到Linux文件
常用选项与示例2
-size：按文件大小定位文件，参数为文件大小
要注意，直接用ls -l查看文件信息中的文件大小的单位是1字节，而find搭配size使用时筛选的单位是512字节
实际使用过程中基本不会直接使用精确的数字作为参数，因为系统中大小刚好与目标完全一致的文件少之又少，在文件内随意改变哪怕一个空格都会对文件大小产生影响，所以实际使用过程中往往是限定一个范围使用：
这里使用条件-1时无法筛选出files和work，且使用-size -3时未能检索到大小为1500字节的great文件,这也印证了-n的实际检索目标是大小小于(n-1)*512的文件
这里使用选项-size搭配+2时可以筛选出great文件，这是因为+2实际上是筛选出文件大小大于1024字节的文件
另外，这里可以发现检索结果中还有234/本身，这是因为find指令在查找时会把指定的那个起始目录本身也纳入搜索范围
常用选项与示例3
-type：按文件类型查找，参数为文件类型标识。
常用参数有 f（普通文件）和 d（目录）。
成功在当前目录下筛选出所有普通文件，过滤掉目录等其他类型。
需要注意的是，正确写法是-type f，参数f前面不需要也不能加-，因为-type预设的参数值就是f、d这类类型字符，而不是选项。如果误写成-type -f，系统会把-f当成一个未知的类型标识，从而导致报错。
find 指令功能强大，能搜索磁盘上所有匹配条件的文件，但它的底层原理是直接扫描磁盘，因此效率相对较低。
2）locate
示例
locate 的检索方式是模糊匹配，只要文件的完整路径中包含目标字符串，该文件就会被显示在结果中
直接使用locate即可寻找目标文件great，但是面对新创建的文件Great却查询不到
这是因为就是locate的检索原理和find不同，Linux系统中存在一个文件数据库，该数据库中记录了文件名与文件路径的对应信息，当locate指令执行时, 就会去读取文件数据库，找到文件名对应的文件路径。
这也导致了locate指令的局限性：对于新建的文件或者目录，locate指令可能无法定位，原因是文件数据库可能还没有得到及时更新。
解决方案是使用sudo updatedb指令强制更新数据库，再使用locate指令就可以查找到新创建的文件了
3）find与locate的对比
| 对比维度 | find | locate |
|---|---|---|
| 查找原理 | 磁盘扫描，逐个对比 | 查询系统文件名数据库 |
| 速度 | 较慢 | 很快 |
| 能否找到新文件 | 能，只要磁盘上存在就能找到 | 不一定，数据库更新之前找不到 |
| 匹配方式 | 精确匹配（按选项指定） | 模糊匹配，路径中含关键词即显示 |
两者各有优劣，实际使用时可根据场景灵活选择：追求全准用 find，追求速度用 locate。
4）which
示例
which 的功能很简单，就是用来查某个命令的可执行文件存放在系统的哪个位置
它和前文的 find、locate 形成三个不同层面的“查找”对比：find查找磁盘上的任意文件，locate按数据库搜文件路径，which专搜可执行指令的位置。
结语
从最基础的“文件是什么”开始，我们逐步认识了目录与文件的本质区别，然后围绕普通文件的日常操作，逐一上手了读取、写入、搜索和定位四类指令。cat、more、less、head、tail 解决了“怎么看”的问题，>、>>、echo 和管道符 | 解决了“怎么写”的问题，grep 配合行首行尾匹配解决了“怎么搜”的问题，find、locate、which 则解决了“怎么找”的问题。掌握了这些，日常的文件查看、简单写入和快速定位基本就能应对了。
不过，到目前为止我们只是在对文件进行“整体”级别的操作。如果需要对文件内容做更精细的修改——比如删除某一行、替换某个词、插入一段新内容——就需要用到专门的文本编辑工具了。
下一篇将介绍 Linux 下最常用的文本编辑器 VIM，包括它的安装、启动与退出、三种工作模式，以及在命令模式下的常用操作，为后续更深入的文件编辑打好基础。
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