外殼程式

外殼程式

外殼程式（Shell）是作業系統中的一種特殊程式，它為使用者提供與作業系統核心（Kernel）互動的介面。外殼程式接收使用者輸入的命令，將其解釋並傳遞給作業系統執行，然後將結果返回給使用者。在計算機科學中，外殼程式被視為使用者與作業系統核心之間的"橋樑"或"中介軟體"。

1. 命令解釋與執行：解析使用者輸入的命令，轉化為系統呼叫並執行

2. 環境變數管理：設定和管理作業系統環境變數

3. 輸入/輸出重定向：控制命令的輸入來源和輸出目的地

4. 管道功能：將多個命令連接起來，形成處理流水線

5. 批次處理：執行預先編寫的指令碼檔案

6. 工作控制：管理前後台程式的執行

根據互動方式分類

• 命令列外殼（CLI Shell）：如Unix/Linux下的Bash、Windows下的CMD

• 圖形化外殼（GUI Shell）：如Windows Explorer、GNOME Shell

根據作業系統分類

• Unix/Linux外殼：Bash、Zsh、Ksh、Csh等

• Windows外殼：CMD命令提示字元、PowerShell

• MacOS外殼：基於Unix的Bash、Zsh等

Bash（Bourne-Again Shell）

• GNU專案的標準外殼

• 兼容Bourne Shell（sh）

• 支援命令歷史、命令補全等功能

• 大多數Linux發行版的預設外殼

Zsh（Z Shell）

• 結合了Bash、ksh和tcsh的優點

• 強大的命令補全功能

• 可高度客製化

• macOS Catalina及以後版本的預設外殼

Ksh（Korn Shell）

• 由David Korn開發

• 結合了Bourne Shell和C Shell的特性

• 支援關聯陣列等進階功能

Csh/Tcsh

• C Shell：語法類似C語言

• Tcsh：C Shell的增強版，加入命令補全等功能

1. 命令別名（Alias）：為常用命令建立簡短別名

2. 命令歷史（History）：記錄和重用之前輸入的命令

3. 工作控制（Job Control）：管理前後台程式

4. 萬用字元（Wildcard）：使用*、?等符號匹配檔案名

5. 指令碼編程：編寫自動化執行的外殼指令碼

6. 命令補全（Tab Completion）：按Tab鍵自動補全命令或檔案名

外殼指令碼是包含一系列外殼命令的文字檔案，可以自動執行複雜任務。主要特點包括：

• 以#!/bin/sh或類似行開頭，指定解釋器

• 支援變數、條件判斷、迴圈等程式設計結構

• 可以呼叫系統命令和其他程式

• 常用於系統管理、自動化任務等場景

範例簡單Bash指令碼：

#!/bin/bash
# 這是一個簡單的指令碼範例
echo "Hello, World!"
date

多數外殼程式允許使用者通過配置檔案自訂行為：

• Bash：~/.bashrc、~/.bash_profile

• Zsh：~/.zshrc

• Tcsh：~/.tcshrc

這些檔案通常包含：

• 環境變數設定

• 命令別名定義

• 函數定義

• 外觀設定（提示符樣式等）

1. 權限管理：外殼程式執行時繼承使用者的權限

2. 指令碼安全：需注意指令碼中的變數擴展和命令注入風險

3. 歷史記錄：命令歷史可能包含敏感資訊

4. 遠端外殼：SSH等遠端外殼需注意認證和加密

1. 跨平台外殼：如PowerShell Core可在多平台執行

2. 增強型外殼：如Fish Shell強調使用者友好性

3. 雲端整合：現代外殼增加對雲服務的直接支援

4. 容器化環境：適應容器技術的特殊外殼需求

外殼程式與作業系統核心的互動流程：

1. 使用者輸入命令

2. 外殼程式解析命令

3. 外殼程式呼叫系統核心提供的API

4. 核心執行請求的操作

5. 核心返回結果給外殼程式

6. 外殼程式將結果呈現給使用者

這種分層設計提高了系統的安全性和穩定性，同時為使用者提供了友好的互動介面。